El Enigma del Viroide

Uno de los problemas más graves al que deben hacer frente los agricultores son los virus vegetales. Estos microscópicos invasores son capaces de ocasionar grandes pérdidas económicas a través de una gran variedad de síntomas diferentes: disminución del crecimiento, manchas o decoloración, lesiones en hojas, flores o frutos,...etc. El principal problema de la virosis (es así como se denomina a cualquier enfermedad ocasionada por virus) es que una vez la planta ha sido infectada no hay tratamiento capaz de erradicarlo. Además de los virus, las plantas pueden sufrir la invasión de otro tipo de enemigos invisibles denominados viroides, capaces de causar una sintomatología muy similar a la de los virus.

Los viroides son patógenos que afectan exclusivamente a las plantas y que poseen una extraordinaria simplicidad en su composición, mayor incluso que la de sus compañeros los virus, por lo que su gran capacidad de causar enfermedad resulta sorprendente. Asimismo, y precisamente por su simplicidad, las rutas por las que los viroides se mueven a lo largo de toda la planta para conquistarla son todo un enigma.

Una de las líneas de investigación que se lleva a cabo en el laboratorio de Virología Molecular de Plantas en el que colaboro persigue precisamente resolver dicho enigma. ¿Cómo son capaces los viroides de invadir por completo la planta careciendo de componentes tan esenciales como son las proteínas? ¿Secuestrarán algún componente presente en la planta para usarla en su propio beneficio? Partiendo de esta última hipótesis, se observó que en la savia (o específicamente en el floema, o savia elaborada en la jerga científica) de ciertas especies vegetales existe un componente, concretamente una proteína, capaz de unirse específicamente a los viroides. Dado que se sabe que los virus necesitan de un componente propio (denominado proteína de movimiento) para moverse a lo largo de la planta, este resultado nos acerca a comprender mejor cómo ocurre este proceso.

 

      Savia o exudado floemático. ¿Es  la clave?

 En este tipo de estudios, el empleo de especies de las Cucurbitáceas, como son la calabaza, el pepino, la sandía o el melón, es especialmente interesante. Por un lado, estas plantas son capaces de producir grandes cantidades de savia, y por otro, se trata de una familia vegetal cultivada en casi todo el planeta y que posee una gran importancia económica. Las últimas estadísticas realizadas por la FAO (Organización para la Alimentación y la Agricultura) indican que la producción de estos cultivos alcanza aproximadamente los 195 millones de toneladas en todo el mundo.

 

               Las Cucurbitáceas, de todos los tamaños y colores

      Por tanto, no resulta descabellado suponer que una mejor comprensión del mecanismo por el cual los viroides producen enfermedades en este y otros cultivos podría traducirse en un aumento de la producción y mejora de las características agronómicas de los mismos, suponiendo un beneficio tanto para los agricultores como para nosotros, los consumidores

María Tortosa Viqueira

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Esqueletos contra virus: la batalla de Endor en la guerra vegetal de los mosaicos

Actualmente, los virus son responsables de parte de la disminución en la producción agrícola y su combate se realiza básicamente mediante métodos químicos. Sin embargo, las plantas también son capaces de reaccionar y defenderse por sí solas, utilizando una serie de mecanismos naturales para esto.

Un virus es un pequeño agente infeccioso que necesita introducirse en el interior de las células vivas de un organismo para el desarrollo de su infección. El pequeño tamaño de los virus, su simplicidad estructural y su falta de actividad metabólica limita significativamente el tipo de procesos que los virus son capaces de emprender por sí mismos.   

AMV tiene una distribución mundial, ocasionando enfermedades en varios cultivos de importancia económica, entre ellos la papa, la alfalfa, la soja y el trébol blanco.

El AMV hace que las hojas presenten dibujos característicos tipo mosaico de colores.

Figura 1  Hojas de soja infectada con AMV.

 Es un virus con una elevada expresión de la proteína de cubierta (CP) y que requiere para su infección. Se trata de una proteína multifuncional que participa en diferentes fases del ciclo de infección de AMV.

En este laboratorio observaron la interacción de la CP de AMV con la proteína  2-oxoglutarato oxigenasa dependiente de Fe(II) (2OG).

La proteína 2OG, es una proteína desconocida que forma parte de una gran familia de oxoglutarata dioxigenasas dependientes de Fe(II). En plantas, participa en la síntesis de algunas hormonas, pero actualmente ha incrementado el interés de esta proteína debido a su intervención en la interacción planta-patógeno, observada en la inducción del sistema defensivo de Arabidopsis thaliana frente a un parásito.

Parece existir un reconocimiento entre CP de AMV y 2OG. ¿Es posible que esta interacción afecte a la infección de AMV favoreciendo a la planta? ¿O es una proteína que ayuda a la infección del virus?

Los resultados obtenidos, indican que una elevada presencia de 2OG produce una reducción del tamaño de los focos de infección en las hojas infectadas de AMV. Se confirma que se produce la interacción de virus y la proteína 2OG.  Lo cual plantea dos  nuevas hipótesis,  la infección de virus, se ve afectada por que 2OG participa favoreciendo a la planta. O se debe a la gran acumulación de 2OG (que en condiciones naturales no se produce) que reduce el desplazamiento del virus al núcleo y al nucléolo.

A partir del efecto observado, incrementó el interés del estudio de esta proteína.  2OG se  ha localizado en el los microtúbulos del citoesqueleto de la célula vegetal.

Localización de la proteína 2OG.  

Los filamentos que se observan en la figura 2  es donde se localiza 2OG. La construcción utilizada es GFP:2OG (GFP es una proteína fluorescente de color verde, que es utilizada como marcador molecular).

                 

El citoesqueleto es un red tridimensional de proteínas que proporcionan una función estructural y dinámica. En las células eucariotas, consta de microfilamentos (MF), filamentos intermediarios (FI) y microtúbulos (MT). MT es uno de los principales componentes del citoesqueleto y en las células vegetales tiene una función dinámica con movimientos coordinados y dirigidos.

En ocasiones también se ha localizado la CP en esta red tubular. Mediante el uso de drogas que altera los MT, los resultados indicaron que los MT pueden ser una de las vías de transporte intracelular que utiliza AMV.  

La localización de 2OG y el desplazamiento del virus en esta misma red, parece permitir la interacción entre estos dos. Pero tras los experimentos realizados, no se asegura la función de esta interacción. Sin embargo, se podría confirmar mediante transgénicas, en las que no se exprese la proteína 2OG, la función de esta proteína en la interacción con CP. ¿Ayuda a la planta o favorece al virus?

Gabrielle Shira van Beest

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Adaptando las plantas a la sequía

Las plantas, al igual que el resto de seres vivos, están sometidas a un estrés más o menos constante. En primer lugar hay que decir que la palabra “estrés” que utilizamos en biología tiene una acepción diferente en nuestra vida cotidiana. Por estrés se entiende cualquier condición ambiental que perturba a un organismo o su actividad. Así pues, factores como la luz, la radiación, microorganismos patógenos o la disponibilidad limitada de nutrientes, son causas comunes de estrés. Las plantas poseen además el hándicap de ser sésiles y no poder desplazarse, lo que hace que necesariamente tengan que soportar las no siempre fáciles condiciones del medio, sufriendo un gran estrés. Uno de los estreses que más afecta a las plantas es la falta de agua, denominado en la jerga déficit hídrico, que en su condición más extrema está representado por la sequía. Cuando la planta detecta algún tipo de estrés, como por ejemplo la falta de agua en el suelo, pone en marcha una serie de mecanismos para adaptarse y sobrevivir a esta situación. Un ejemplo más cercano a nuestra especie sería que cuando existe un incremento en nuestra temperatura corporal, nosotros podemos optar por ponernos a cubierto del sol o beber agua, y nuestro cuerpo pone en marcha mecanismos de sudoración con el fin de disminuir su temperatura. Alternativamente las plantas cierran los estomas (pequeñas poros en las hojas que regulan el intercambio de gases) evitando así perder agua y mantienen el crecimiento de la raíz para buscar cualquier resquicio de agua en el suelo. En la puesta en marcha de estos mecanismos en la planta participa activamente una hormona vegetal denominada ácido abscísico (ABA), conocida también como la hormona del estrés. El ácido abscísico (ABA) ejerce como mensajero para informar a la planta de una situación de estrés para así poner en marcha los mecanismos necesarios para soslayar esta situación. El modo en que el ABA ejerce su función implica una serie de componentes que funcionan de manera coordinada en lo que denominados una ruta, que es básicamente como una reacción en cadena o un efecto dominó. El final de esta reacción en cadena y por tanto de la ruta conlleva la activación de las respuestas de la planta para superar o adaptarse al estrés.

La sequía, uno de los grandes problemas de la agricultura actual (y pasada)

En nuestro laboratorio se trabaja investigando varios de los componentes de esta ruta, que nosotros denominamos “ruta de señalización de ABA”, pues el ABA es la señal que le indica a la planta que debe ejercer una respuesta frente a un estrés. Más concretamente, durante este año mi trabajo ha consistido en la investigación acerca de los primeros componentes que actúan en esta ruta, los denominados receptores (PYR/PYL), en una planta modelo llamada Arabidopsis thaliana (esta planta es modelo no porque sea alta, delgada y guapa, sino porque reúne una serie de características que la hacen especialmente útil en el laboratorio).  Continuando con la analogía del dominó, los receptores serían una de las primeras fichas de dominó en caer, empujando en su caída a otros componentes de la ruta. La manera de investigar la función de estos componentes (en este caso un receptor) es desactivar su función y observar el resultado de esa desactivación (lo que se denomina fenotipo). Se obtiene así una planta mutante para esa función. Cuando se desactiva la función de varios de estos componentes se obtiene un mutante múltiple.

En Arabidopsis existen 14 genes de receptores que se nombran como PYR1 y PYL1 a PYL13, y mi tarea ha consistido en obtener plantas mutantes múltiples de estos receptores para averiguar aspectos relativos a su función observando su fenotipo. Hemos conseguido generar una planta que tiene afectados hasta 7 de estos receptores (un mutante séptuple) que tiene diversos problemas fisiológicos y no pueden responder igual de bien ante un estrés. Uno de estos problemas es que estas plantas tienen grandes pérdidas de agua por transpiración, de modo que hay que mantenerlas en un ambiente con una elevada humedad. Asignar una función concreta a cada receptor no es tarea fácil, pues todos tienen una función similar en la planta. No obstante, sí que hemos observado que no todos los receptores tienen la misma importancia dentro de la planta y que parece existir una jerarquía, de tal modo que la planta parece sobrellevar mejor la pérdida de función de unos receptores que de otros. Por ejemplo, la planta se encuentra afectada de diferente manera si le faltan los receptores PYR1, PYL1 PYL2 y PYL4 que si le faltan los receptores PYR1 PYL4 PYL8 y PYL9, aunque a ambos les falten 4 receptores. Necesitaremos de más y nuevos experimentos futuros para averiguar más acerca de estos receptores.

El conocimiento no solo de los receptores, sino del resto de componentes de esta ruta de señalización de ABA, de las diferentes piezas del dominó, tiene potenciales aplicaciones en la agricultura, en cuanto a la obtención plantas que toleren mejor ciertos estreses, sobre todo el estrés hídrico, es decir, la sequía. Modificando determinados componentes que intervienen en esta ruta, se podrían obtener plantas resistentes a la sequía, que tuvieran las respuestas adaptativas frente a este estrés permanentemente activadas. Esto supondría un incremento en el rendimiento de las cosechas, pues se disminuirían las pérdidas ocasionadas por los periodos de sequía. Es probable también que en un futuro existan fármacos que activen estos receptores, haciendo a las plantas más resistentes a la sequía y que sean aplicados por los agricultores, como hoy día lo hacen con los fertilizantes o los antifúngicos. Parecen claros entonces los beneficios de la investigación en este campo. Pero para que las potenciales aplicaciones se conviertan en aplicaciones reales, debería transferirse el conocimiento generado en Arabidopsis a plantas de interés agronómico, como bien podría ser el tomate.

RUBÉN FERNÁNDEZ SANTOS

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Un nuevo virus quema los cultivos de tomate

El tomate es un cultivo muy importante a nivel mundial, siendo España el octavo productor de tomate del mundo, pero su producción, a menudo, se ve limitada principalmente por el amplio rango de enfermedades que afectan a este cultivo, siendo los infecciones virales las que mayores pérdidas económicas ocasionan.

En 2007, Investigadores del Instituto de Investigación Fitogenética (PRI) de la Universidad de Wageningen (Holanda) identificaron un nuevo virus, Tomato torrado virus (ToTV), como agente causal de la enfermedad del torrado que deja a tomates y plantas inservibles mostrando un aspecto calcinado, de ahí el nombre de «torrado». Este peculiar virus carece de propiedades características presentes en los demás virus que atacan al tomate y es extremadamente agresivo. Además, según el Ministerio de Agricultura ya se está extendiendo por España, habiendo sido detectado en Murcia y Almería, se cree que unas doce hectáreas del sureste podrían estar infectadas.

Quizá, lo más peligroso de este virus sea que se transmite de forma eficiente mediante mosca blanca, lo que favorece su propagación descontrolada. 

El problema reside en la proliferación desmesurada de las poblaciones de mosca blanca, tanto de la mosca blanca del tabaco (Bemisia tabasi), como de la mosca blanca de los invernaderos (trialeurodes), que pueden causar daños directos e indirectos. El daño directo es el causado por la mosca cuando expulsa el exceso de savia succionada en forma de melaza y que sirve de soporte a la "negrilla" en hojas y frutos, devaluando así los precios del tomate al no lograrse un buen lavado. Los daños indirectos, tal vez son más importantes, ya que la mosca pica en una hoja que tenga virus del torrado y lo traslada, con el grave inconveniente de que ni siquiera la fruta se puede aprovechar. Se pierde la planta y se pierden los tomates, mientras que con otros virus, como el de la cuchara se pierde la planta, pero al menos los tomates se pueden aprovechar. Además, el calor incrementa la producción de huevos de la mosca en menos tiempo, aumentando el riesgo de infección y, por tanto, de cuantiosas pérdidas económicas

Actualmente, no se dispone de clones infectivos de este virus por lo que no se ha podido profundizar en su conocimiento molecular, ni por tanto, en una mayor compresión de su modo de acción para poder paliar sus devastadores efectos. Sin embargo, la similitud de uno de sus genes, concretamente el que le permite desplazarse en el interior de la planta infectada, con genes de otros géneros virales, permite emprender el estudio del transporte viral de ToTV utilizando un sistema modelo que se fundamenta en el intercambio de proteínas de movimiento entre virus, uno conocido a nivel molecular y otro que no lo es, pero que se pretende conocer. Este conocimiento permitirá diferenciar cepas del mismo virus, su rango de hospedantes y su virulencia entre otros aspectos.

Mediante este proyecto de investigación, también se pretende analizar si la proteína de movimiento del virus del torrado funciona como transporte del virus tanto a corta como a larga distancia, así como su localización en la célula y la posible inducción de resistencia en las plantas infectadas. Este último dato sería interesante para que, mediante ingeniería genética, se pudieran incorporar cultivos de tomate resistentes a ToTV como una forma de paliar sus efectos en la producción de tomate y por tanto en la economía. Es esperanzador conocer que ya se ha logrado resistencia a determinados virus en cultivos de melón y pepino.

AMPARO HERNÁNDEZ LLOPIS (también en Facebook)

Nota: A partir de hoy, y durante los próximos días, iré publicando posts escritos por los alumnos de la asignatura de "comunicación científica" que imparto dentro del plan de estudios del máster de Biotecnología Molecular y Celular de Plantas. A los alumnos se les ha solicitado que cuenten el proyecto de investigación que están llevando a cabo (es obligatorio para obtener el título) de forma que lo pueda entender cualquier persona, independientemente de su formación. La elaboración de estos posts, la capacidad de atraer lectores, la forma de gestionar los comentarios son aspectos que contarán para la nota final de la asignatura. 

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Participación en el libro: El Derecho agrario valenciano...

Estimados lectores. Me es un placer anunciaros que acaba de salir al mercado el libro: "EL DERECHO AGRARIO VALENCIANO Y SU APLICACIÓN A LA EMPRESA FAMILIAR AGROALIMENTARIA Y LOS USOS DEL SUELO: ASPECTOS JURÍDICOS Y ECONÓMICOS".  

El sector agrario valenciano constituye un potencial para nuestra Comunitat Valenciana. La investigación de la empresa agroalimentaria, así como los usos del suelo, se contempla en este libro desde diversas vertientes y perspectivas, como son la económica y la jurídica, recibiendo la influencia de distintas disciplinas como la agronomía, la biotecnología, la tecnología de alimentos, la organización de empresas y el derecho.

En la presente obra se tratan temas específicos relacionados con la empresa agroalimentaria por parte de diversos profesores de la Universitat Politécnica de Valencia, contando con las valiosas aportaciones de profesores de la Universitat de Valencia y de la Universidad de Zaragoza, que nos ha permitido cubrir todos los campos de estudio, y que permiten dar a conocer la investigación derivada de Proyectos competitivos.

Mi participación ha consistido en la escritura del capítulo 4º, titulado: "EL CONCEPTO DE NATURAL O ECOLÓGICO EN EL SUPERMERCADO. CIENCIA Y LEGISLACIÓN" En el que hablo de la legislación que rige el etiquetado de un alimento como ecológico y la base científica de esa regulación. Agradecer a Francisca Ramón, profesora del departamento de derecho de la UPV la coordinación del libro y su invitación a participar. Podeis encontrar más información sobre el líbro en la página de la editorial.

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Abierta la preinscripción Máster de Biotecnología Vegetal

Os anuncio que desde hoy hasta el próximo 9 de Septiembre estará abierta la preinscripción para el curso 2013-2014 del Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas, en el cual tengo el honor de ser el director académico. Es de los pocos Máster especializados en biotecnología vegetal que se ofrecen en las universidades españolas. 

El Máster está estructurado en 90 créditos, de los cuales 55 corresponden a clase presenciales teóricas o prácticas y 25 corresponden al Trabajo Fin de Máster (trabajo práctico en el que alumno desarrolla lo que ha aprendido en el máster y que se realiza en un laboratorio de investigación o en una empresa). El profesorado pertenece del departamento de Biotecnología de la Universidad Politécnica de Valencia, así como investigadores del CSIC de reconocido prestigio pertenecientes al Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas e investigadores del Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias y personal perteneciente a empresas del sector de la biotecnología vegetal. 

Los créditos teóricos estan estructurados en 3 módulos:

Biotecnología de Plantas Avanzada (dividida en dos materias: Conceptos y Técnicas Avanzadas en la Ingenieria Genética de Plantas y Técnicas Emergentes en Biotecnología de Plantas).

Bases Moleculares y Aplicaciones de la Biotecnología en Plantas (dividida en dos materias: Bases Moleculares de la Biotecnología de Plantas y Aplicaciones en Biotecnología de Plantas).

Introducción al Sector Profesional/Investigador: en el que contaremos con la colaboración de profesionales de diferentes empresas biotecnológicas. En este curso hemos contado con la colaboración de la Fundación Antama, de Asebio, de Biopolis, de Sistemas genómicos, de Verdifresh y contamos con su participación en posteriores ediciones. 

Aqui os paso el plan de estudios completo:

Recuerdo: El plazo de preinscripción está abierto hasta el próximo 9 de septiembre... daos prisa!!!

Para cualquier información adicional podeis seguid este enlace.

Os paso una entrevista en el programa Onda Agraria de Onda cero en el que estuve hablando del premio Idea de la implantación del nuevo plan de estudios del máster:

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Del Montgó a los Andes.

Durante la mayor parte del mes de Agosto este ha sido el paisaje que he visitado. El net-book para acabar un proyecto editorial y el Montgó porque me encontraba en Denia: 

No obstante la pasada semana cambié de paisaje y la montaña que más vi fue esta:

Que es el cerro Monserrate, tapado por la niebla mañanera, visto desde Bogotá. Vamos, algo así como Marco que se fue a los Andes, pero sin mono y teniendo a mi madre localizada. 

La razón del desplazamiento fue la celebración del Seminario Internacional Comunicar y Formar en Biotecnología Con- Ciencia, organizado por Agro-Bio y financiado por el Servicio Nacional de Aprendizaje de Colombia (SENA) y la Sociedad de Agricultores Colombiana (SAC). El cartel del seminario constaba de María Andrea Uscátegui (Colombia, directora ejecutiva de Agro-Bio), Francisco Aragao (Brasil, coordinador del grupo que desarrolló el fríjol resistente a virus en el marco de la empresa pública Embrapa), Agustín López-Munguía (México, Investigador del instituto de biotecnología de la UNAM), Cecilia Chi-Ham (Estados Unidos, directora del Ciencia y Tecnología del PIPRA, Universidad de Davis), Paul Chavarriaga (Colombia, Investigador del CIAT y que está dirigiendo el proyecto de la Yuca dorada) y Mara Brugés (Colombia, periodistas científica), y un servidor, que básicamente contaba los chistes. Las jornadas se repartieron en dos días, el primero destinado a periodistas y comunicadores y el segundo a científicos y agricultores.

Francisco Aragao, Agustín Lopez-Munguía y un servidor, serios durante el debate (foto de D. Osorio).

Sobre lo que dijo y se comentó en las jornadas podeis leer las reseñas de David Osorio, Aryeh Capella e Iván Mojica. Aprovecho para agradecer a los 3 la calurosa acogida así como la gentileza de David y de Aryeh de hacer de estupendos guías por Bogotá.

Las jornadas tuvieron lugar en el piso 35 del club de ejecutivos, en el edificio Tequendima, que aportaba unas impresionantes vistas de una megalópolis como Bogotá, con 8 millones de habitantes.

Uno de los temas que más se debatió fue la recientemente aprobada ley 970 sobre semillas y sanidad vegetal, que realmente no es nueva sino que es una actualización y que ha sido objeto de ataques por parte de los grupos antitransgénicos. Cabe recordar que Colombia es el principal productos de transgénicos en la región del norte de los Andes (Ecuador y Perú no siembran). Según estos grupos la ley se ha hecho para proteger a las grandes empresas, y como no, han sacado un documental, en el que se ve como se quema una partida de arroz, según los documentalistas, por vulnerar las patentes. La realidad es que era una partida contaminada y el documental es falso, pero a los antitransgénicos esto les suele dar igual. Aquí lo explica.  

Por lo demás lo malo de estos viajes es que no te da demasiado tiempo para hacer turismo. Por si fuera poco el segundo día coincidió con una jornada de huelga masiva en Colombia debido a la confluencia de una huelga de campesinos y otra de estudiantes y profesores, entre otras. Esto frustró mis aspiraciones de visitar la plaza Bolívar, centro neurálgico de Bogotá y a escasos 15 minutos andando del lugar donde me encontraba, pero dado que era el final de la manifestación... no parecía una buena idea y también restó asistentes al segundo día de las jornadas. No obstante si que puede ver parte de la marcha:

¿Comité de Bienvenida?

No parecían estar para bromas.

Por supuesto en una manifestación de este estilo no suelen faltar los grupos antitransgénicos, con los que rápidamente congenié.

Grupos antitransgénicos: por sus batucadas los reconocereis.

Los sloganes no son muy diferentes a los de aquí:

Un chaval antitrasngénicos muy majo posando con un servidor.

Pues nada, Agradecer a María Andrea, Adriana y Constanza la excelenta labor organizativa y la invitación. Lo pasé genial y creo que la charla fue interesante para los que asistieron.

Y para aliviar los efectos del jet-lag nada mejor que un subidón de adrenalina que resetee todo el sistema hormonal así que de esta manera acabé la semana, viendo un partido de fútbol sensacional en directo:

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