Combatir la roya del trigo: un desafío creciente

El óxido de franjas, también conocido como óxido amarillo, es una enfermedad seria que afecta al trigo, un alimento básico para mucha gente en el mundo. Esta enfermedad es causada por un hongo llamado Puccinia striiformis f. sp. tritici. Cuando no se controla el óxido de franjas, puede causar pérdidas significativas en la producción, costando miles de millones de dólares cada año. El problema se está agravando ya que se han identificado nuevas cepas más agresivas del hongo, especialmente en áreas donde el trigo fue domesticado por primera vez, como Asia Oriental y África. El cambio climático también está empeorando la situación, ya que permite que estos patógenos se propaguen más fácilmente.

#Importancia de la Resistencia Genética

Usar fungicidas para controlar el óxido de franjas es una opción, pero no es el método más eficiente o amigable con el medio ambiente. Por lo tanto, desarrollar variedades de trigo que sean genéticamente resistentes a la enfermedad es una mejor opción. Sin embargo, para que esto suceda, se necesitan identificar nuevos genes de resistencia para seguir el ritmo de la evolución del hongo. En los últimos cincuenta años, la prevalencia y gravedad del óxido de franjas ha aumentado drásticamente. Actualmente, un impresionante 88% del trigo en el mundo está en riesgo de infección. Con alrededor de 1.2 mil millones de personas dependiendo del trigo para alimentarse, la necesidad de nuevas variedades de trigo resistentes es urgente.

Se han identificado varios genes que pueden conferir resistencia al óxido amarillo, y muchos de estos genes se utilizan en variedades comerciales de trigo. Sin embargo, la efectividad de estos genes puede variar. Por ejemplo, mientras algunos genes proporcionan resistencia completa, otros pueden ofrecer solo protección parcial o provocar síntomas indeseables en las plantas. La forma en que responden estos genes también puede depender de la composición genética de la variedad de trigo, la cepa del hongo y las condiciones ambientales.

#Nuevas Cepas de Óxido de Franjas

Desarrollos recientes han mostrado que están surgiendo nuevas cepas agresivas del hongo del óxido amarillo, haciendo que las defensas genéticas existentes sean menos efectivas. Por ejemplo, se ha reportado una cepa conocida como 'Guerrero' en el Reino Unido que ha causado brotes generalizados. Estas nuevas cepas se están propagando a diferentes regiones y adaptándose a condiciones más cálidas y secas, lo que podría hacerlas aún más peligrosas para los cultivos de trigo.

La necesidad de nuevas variedades de trigo resistentes nunca ha sido tan crítica. Hasta ahora, algunas variedades de trigo han mostrado promesa en resistir la enfermedad, pero es esencial desarrollar opciones que puedan soportar cepas futuras también. Un descubrimiento reciente de una cepa en China llamada TSA-6 que puede superar la resistencia de un gen significativo llamado Yr5 resalta la urgencia de esta necesidad.

#Mecanismos de Resistencia

Las diferentes funciones de los genes de resistencia al óxido amarillo indican que hay múltiples maneras en que las plantas pueden resistir la enfermedad. Una reacción común es que las plantas desarrollen Lesiones necróticas donde el hongo intenta infectar. Esta reacción, conocida como respuesta hipersensitiva, puede ser un signo de defensa exitosa contra el patógeno. Sin embargo, algunas mutaciones pueden llevar a la formación de lesiones sin la presencia de ningún patógeno, lo cual se observa a menudo en ciertos tipos de maíz y otras gramíneas.

Algunos de los genes responsables de estas respuestas han sido clonados y estudiados. Por ejemplo, se han examinado en detalle los genes asociados con las lesiones en maíz. Estos fenotipos miméticos de lesiones pueden proporcionar información sobre cómo las plantas pueden resistir infecciones, al mismo tiempo que destacan la importancia de la temperatura en estos procesos.

#Co-ocurrencia de Patógenos

El óxido de franjas a menudo aparece junto con otras enfermedades del trigo, y entender las relaciones entre estos patógenos es esencial para un mejor cruce. De hecho, las regiones superpuestas para enfermedades como el óxido amarillo y la mancha foliar indican que las variedades de trigo necesitan ser resistentes a múltiples patógenos. Esto ha llevado a los investigadores a evaluar líneas de trigo según su respuesta a ambos tipos de patógenos en etapas tempranas y tardías de crecimiento.

#El Genoma del Trigo y Análisis de Mutaciones

Las plantas de trigo tienen un genoma complejo, lo que permite a los investigadores identificar nuevos rasgos beneficiosos. Esta poliploidia, o tener múltiples copias de genes, significa que el trigo puede soportar algunas mutaciones dañinas mejor que otras plantas. Los investigadores han estudiado más de 2,000 líneas de un tipo específico de trigo, examinando sus mutaciones para identificar rasgos que pueden ser beneficiosos para los programas de cría.

De los estudios, se han encontrado dieciséis líneas de trigo que muestran una resistencia fuerte y consistente al óxido de franjas. Estas líneas fueron evaluadas durante varias temporadas de cultivo, y los investigadores también evaluaron sus respuestas a otros patógenos. Se encontró que algunas líneas tenían características únicas que podrían ser útiles para criar mejores variedades de trigo.

#Clases Fenotípicas de Líneas EDR

Durante la selección de líneas resistentes, se observaron varias clases de respuestas. Las líneas mejor clasificadas se clasificaron según su capacidad para resistir el óxido amarillo, mostrando diferentes niveles de daño en las hojas al estar expuestas al patógeno. Algunas líneas presentaron poco o ningún daño visible, mientras que otras mostraron lesiones extensas.

Para entender mejor la relación entre estas lesiones y la resistencia al óxido de franjas, los investigadores compararon la expresión de genes específicos asociados con la enfermedad. Cambios en el nivel de estos genes a menudo se correlacionaron con la gravedad de las lesiones, indicando un vínculo entre la respuesta inmune de la planta y su capacidad para resistir la enfermedad.

#Pruebas en Diferentes Condiciones

Los experimentos incluyeron pruebas en varias condiciones. Las líneas de trigo se evaluaron tanto en ensayos de campo como en entornos controlados, lo que permitió examinar cómo respondieron al óxido de franjas con el tiempo. También se consideraron diferentes temperaturas y niveles de humedad para ver cómo afectaban la resistencia a la enfermedad.

Cabe destacar que se encontró que algunas de las líneas eran más sensibles a otras enfermedades también, particularmente aquellas que se comportan como patógenos necróticos, que causan muerte celular. Esto resalta la necesidad de una selección cuidadosa de los materiales de cría para asegurar que al desarrollar resistencia al óxido de franjas, no aumente la susceptibilidad a otras enfermedades.

#Compensaciones en la Resistencia a Enfermedades

La idea de una compensación en la resistencia de las plantas significa que mejorar la resistencia a un patógeno puede hacer que la planta sea más susceptible a otro. Se exploraron las líneas autoinmunes, o aquellas que muestran lesiones de forma natural incluso sin infección, para ver cómo respondían a patógenos necróticos. Los resultados indicaron que estas líneas tenían un peor desempeño contra algunas enfermedades, sugiriendo que los sistemas de defensa de la planta están equilibrando sus respuestas.

Sin embargo, en cuanto al peso del grano, la mayoría de las líneas resistentes no mostraron ninguna desventaja en comparación con la variedad común de trigo Kronos. Este hallazgo es prometedor y sugiere que los criadores pueden trabajar para mejorar la resistencia a enfermedades sin sacrificar el rendimiento.

#Mapeo de Mutaciones al Genoma

Para entender mejor las mutaciones presentes en las líneas de trigo resistentes, los investigadores remapean datos genéticos a un nuevo genoma de alta calidad de la variedad de trigo Kronos. Este proceso ayudó a identificar un gran número de mutaciones y sus posibles impactos en los rasgos de la planta. La mayoría de estas mutaciones se encontraron que afectan genes específicos, y esta información es crucial para los programas de cría que buscan introducir rasgos deseables en nuevas variedades de trigo.

#Conclusión

En resumen, el aumento del óxido de franjas en el trigo ha hecho necesaria una acción urgente para identificar y desarrollar variedades resistentes. La resistencia genética es un método de control preferido debido a su eficiencia y la reducción de la necesidad de tratamientos químicos. La investigación continua es crítica, enfocándose en identificar nuevos genes de resistencia y entender la mecánica de las respuestas de las plantas a los patógenos. La cultivación de variedades de trigo resistentes no solo promete salvaguardar los recursos alimentarios, sino que también da pasos hacia una agricultura sostenible. Las nuevas líneas de trigo descritas representan recursos valiosos para la investigación y desarrollo futuro, ofreciendo esperanza para cultivos más resistentes al óxido de franjas y otras enfermedades.