Estrategias de supervivencia de Zymoseptoria tritici en el trigo

Zymoseptoria Tritici es un tipo de hongo que infecta el trigo y causa una enfermedad conocida como manchas de Septoria tritici. Esta enfermedad puede resultar en pérdidas económicas significativas en la producción de trigo. Los investigadores han estado estudiando este hongo durante mucho tiempo, pero aún hay muchas preguntas sin respuesta sobre cómo obtiene los nutrientes que necesita para sobrevivir y crecer.

Cuando Z. tritici infecta el trigo, no crea estructuras especiales para extraer nutrientes de la planta. Este comportamiento lo clasifica como un patógeno "sigiloso" porque puede evadir la detección por parte de la planta de trigo. Crece lentamente al principio, lo que le ayuda a no ser notado por los mecanismos de defensa de la planta. Sin embargo, hay cierta incertidumbre sobre si esta descripción es completamente precisa.

Algunos estudios han mostrado que una cepa ampliamente investigada de este hongo puede existir en la superficie de la hoja de trigo durante más de diez días antes de que comience a invadir el tejido. Durante este tiempo, no se queda estático; en su lugar, extiende su hifas, se reproduce y puede formar biopelículas. El proceso de germinación, crecimiento y eventual penetración de la hoja no es uniforme; diferentes etapas ocurren de manera asincrónica.

Después de una fase inicial de inactividad que puede durar hasta 15 días, el hongo sigue creciendo en la superficie de la hoja entre 2 y 17 días, dependiendo de las condiciones. Este largo y variable período de supervivencia y crecimiento en la superficie de la hoja es bastante diferente de muchos otros patógenos fúngicos de plantas, que tienen menos energía almacenada en sus esporas y por lo tanto necesitan entrar en la hoja rápidamente.

#El estilo de vida único de Zymoseptoria tritici

La manera en que Z. tritici se comporta en la superficie de la hoja plantea preguntas importantes. Una pregunta clave es cómo este hongo puede sobrevivir largos períodos en un ambiente de bajos nutrientes. Cuando las esporas de Z. tritici aterrizan en una hoja de trigo, pueden ser arrastradas por la lluvia, y a menudo pierden el gel nutritivo que necesitan para germinar. Esta pérdida repentina de nutrientes dificulta la supervivencia.

Investigaciones previas han demostrado que cuando las blastósporas (una forma de esporas) de Z. tritici se mueven de un ambiente rico en nutrientes a agua, su capacidad de reproducirse y sobrevivir disminuye significativamente a menos que estén protegidas por sustancias especiales. Este hallazgo parece contraintuitivo porque las condiciones en el agua son similares a las de la lluvia cuando se dispersan las esporas.

Muchas esporas no aterrizan en el trigo, sino que acaban en superficies no hospedadoras o en el suelo. Los investigadores se preguntaron si la disminución de la supervivencia indicaba el comienzo de un proceso que permitiría a algunas esporas resistir largos períodos sin nutrientes. En este estudio, probaron si las esporas de Z. tritici podían sobrevivir períodos prolongados sin nutrientes externos. Descubrieron que algunas esporas podían mantenerse viables e infecciosas durante al menos 49 días en agua.

#Supervivencia de Zymoseptoria tritici en condiciones de bajos nutrientes

Después de ser dispersadas por la lluvia, las esporas fúngicas aterrizan en superficies de hospedadores o no hospedadores y a menudo están suspendidas en agua de lluvia, que típicamente contiene muy pocos nutrientes. Para evaluar cuán bien pueden sobrevivir las esporas de Z. tritici en tales condiciones, los investigadores observaron su supervivencia en agua destilada, lo que representa un hambre extrema.

Durante un período de 49 días, se realizaron varias evaluaciones para monitorear la salud de las esporas. Inicialmente, el número de esporas vivas disminuyó lentamente durante los primeros cinco días, luego más rápidamente entre los días cinco y siete. Después de siete días, la tasa de disminución se ralentizó, y la proporción de esporas vivas se estabilizó alrededor del 10% después de 20 días.

Curiosamente, el número total de esporas por mililitro de suspensión realmente aumentó durante la primera semana, lo que sugiere que las esporas pueden estar brotando o dividiéndose. Este comportamiento interesante indica que las esporas pueden reproducirse incluso en condiciones de bajos nutrientes.

#Estrategias nutricionales de Zymoseptoria tritici

Para entender cómo Z. tritici sobrevive al hambre, los investigadores examinaron sus fuentes de energía. Se centraron en tres tipos comunes de reservas nutricionales que se encuentran en los hongos: Lípidos, Glucógeno y Trehalosa.

Usando un tinte fluorescente especial, los científicos midieron el contenido de lípidos de las esporas. Encontraron que el contenido de lípidos disminuyó rápidamente en las primeras dos semanas, pero luego se estabilizó. Hubo una fuerte correlación entre el número de esporas vivas y el contenido de lípidos, lo que sugiere que los lípidos son cruciales para la supervivencia del hongo durante la inanición.

Al medir los niveles de glucógeno y trehalosa, encontraron que los niveles de glucógeno disminuyeron algo, indicando su uso como fuente de nutrientes. Sin embargo, la trehalosa no fue significativa, lo que significa que no parece tener un papel en las necesidades energéticas de las blastósporas de Z. tritici.

Esto sugiere que los lípidos son probablemente la principal fuente de energía para las blastósporas durante condiciones de inanición.

#El impacto de las condiciones secas en la supervivencia

Después de que las esporas se han dispersado, la deshidratación puede ser un gran desafío. Los investigadores querían averiguar si la deshidratación afectaría la supervivencia o alteraría la tasa a la que se utilizan los lípidos durante la inanición. Permitirieron que las esporas se secaran en una superficie estéril y luego las rehidrataron periódicamente.

Los resultados mostraron que las esporas podían seguir siendo viables durante al menos 56 días después de secarse. Aunque experimentaron cierta disminución en la viabilidad, no hubo diferencia en las tasas de supervivencia entre las células húmedas y secas después de 28 días, lo que indica que la deshidratación no afecta severamente la capacidad de las esporas para sobrevivir. De hecho, hubo una tasa de agotamiento de lípidos significativamente menor en las células secas, lo que sugiere que las esporas de Z. tritici conservan sus reservas de energía durante períodos sin agua.

#Evaluando la virulencia después de la inanición

Después de encontrar que las esporas de Z. tritici podían sobrevivir 49 días sin nutrientes, los investigadores evaluaron si estas esporas seguían siendo capaces de causar enfermedad. Las plantas de trigo fueron inoculadas con esporas tomadas directamente de cultivos o con aquellas mantenidas en agua durante 49 días.

Los resultados mostraron que los picnidios (cuerpos fructíferos) producidos por las esporas hambrientas eran comparables a los producidos por esporas frescas, incluso en concentraciones más bajas. Esto significa que la capacidad de causar enfermedad no se perdió durante el largo período de inanición.

#Supervivencia en condiciones de suelo

Para entender mejor la supervivencia de Z. tritici, los investigadores observaron cómo se comportaban las esporas en el suelo, un ambiente que imita las condiciones naturales de campo. Las esporas inoculadas en el suelo sobrevivieron al menos 49 días. Las pruebas confirmaron que incluso después de un período tan largo, las esporas aún podían infectar plantas tras simulación de lluvia.

Estos hallazgos sugieren que Z. tritici puede sobrevivir no solo en agua sino también en condiciones de suelo, lo que aumenta las posibilidades de persistencia del hongo entre ciclos de cultivos.

#Cambios en la actividad genética durante la inanición

Los investigadores estaban curiosos sobre los cambios que ocurren dentro de las esporas de Z. tritici cuando enfrentan la inanición. Realizaron experimentos para observar qué genes estaban activos cuando las esporas crecían normalmente en comparación con cuando estaban suspendidas en agua.

Los resultados indicaron que muchos genes involucrados en actividades metabólicas normales fueron regulados a la baja poco después de ser transferidos al agua. En contraste, algunos genes relacionados con el metabolismo de lípidos y ácidos grasos se regularon al alza, apoyando la idea de que las esporas dependen de lípidos almacenados para obtener energía durante la inanición.

#La importancia de los citoquinas y el comportamiento celular

Una observación interesante fue la reducción en el número promedio de células por espora a lo largo del tiempo. Esta disminución parecía ser el resultado de una mezcla de muerte celular y brotación. A medida que las células dentro de las esporas morían, las células más saludables restantes tenían la oportunidad de crecer y posiblemente dividirse.

Esto plantea preguntas fascinantes sobre cómo se relacionan las células en una espora entre sí. Aunque las células comparten recursos debido a su interconexión, sigue siendo incierto por qué ciertas células mueren mientras que otras sobreviven.

El comportamiento de las esporas parece complejo; pueden experimentar brotación o división, y la pérdida de ciertas células no conduce inmediatamente a la muerte de las células restantes. Esto sugiere un cierto nivel de intercambio de nutrientes entre células, aunque se trata de un mecanismo poco comprendido.

#Resumen de hallazgos

La investigación proporciona pruebas sólidas de que las esporas de Z. tritici pueden sobrevivir sin nutrientes durante períodos prolongados. El hongo muestra una adaptabilidad notable, lo que le permite soportar condiciones adversas que de otro modo podrían llevar a su desaparición. La capacidad de usar lípidos almacenados como fuente principal de energía es crucial para su supervivencia.

El hongo también ha demostrado mantener su virulencia incluso después de largos períodos de inanición, lo que significa que las esporas existentes pueden contribuir a brotes de enfermedad incluso meses después de la dispersión. Ya sea en agua o en suelo, estas esporas demuestran resistencia y adaptabilidad que podrían tener implicaciones significativas para el manejo de enfermedades del trigo.

#Conclusión

El trabajo realizado sobre Z. tritici arroja luz sobre las estrategias de supervivencia de este patógeno importante en el trigo. Entender cómo sobrevive y cómo puede seguir siendo infeccioso después de largos períodos sin nutrientes tiene implicaciones para la agricultura y las estrategias de manejo de enfermedades. Este conocimiento podría ayudar a desarrollar controles más efectivos contra la mancha de Septoria tritici, ayudando en última instancia a proteger los cultivos de trigo de esta enfermedad económicamente dañina.