Interacciones hongo-hongo: ¿sinergismo o antagonismo?
Nohemí Carreras-Villaseñor, Luis Alberto Martínez-Rodríguez, José Benjamín Rodríguez-Haas y Diana Sánchez-Rangel
Las enfermedades en las plantas pueden ser la consecuencia de infecciones múltiples que involucran diversos microorganismos patógenos. Dichos microorganismos establecen interacciones que pueden ser sinérgicas o antagónicas y el conocer los mecanismos que dirigen dichas interacciones es determinante para la implementación de estrategias de prevención, control y protección de los ecosistemas forestales y agrícolas.
Palabras clave: fitopatología, sinergismo, antagonismo.
Desde tu fruta favorita hasta el álamo o roble en tu bosque preferido están en peligro. ¿Sabes por qué? porque los cultivos agrícolas y los ecosistemas forestales se enfrentan diariamente a los microorganismos nocivos que pueden atacarlos y provocarles una enfermedad y en consecuencia afectar el suministro de alimentos o deteriorar el equilibrio ecológico.
Anteriormente, se consideraba que las enfermedades en las plantas eran producto de la infección de un solo agente patógeno, sin embargo, ahora sabemos que esto no es del todo cierto. De igual modo que las personas nos relacionamos para formar sociedades, los microorganismos en la naturaleza pueden coordinarse muy estrechamente y formar comunidades o consorcios muy complejos y en conjunto comportarse muy diferente de como lo harían individualmente.
En algunos casos, la infección por un solo microorganismo no resulta en el progreso y establecimiento de una enfermedad, pero cuando existen eventos de co-infección con otro u otros microorganismos si se desarrolla la enfermedad debido a la interacción sinérgica entre ellos. Por el contrario, la severidad de una enfermedad puede disminuir cuando en la co-infección, se desarrolla una interacción antagónica entre los microorganismos. Además, hay que mencionar que existe una gran variedad de situaciones donde las interacciones pueden ser entre diferentes organismos como nematodos-microorganismo, insecto-microorganismo, bacteria-bacteria, hongo-hongo u otras formas biológicas como es el caso de los virus, e interacciones mixtas entre virus, bacterias, hongos y más, lo que hace muy complicado el diagnóstico y el subsecuente control de la enfermedad.
Pero ¿cuál es el mecanismo de estas interacciones?, esta pregunta cobra gran interés para los fitopatólogos (expertos encargados del estudio de las enfermedades de las plantas) y estudios recientes, sugieren varios posibles mecanismos. Por ejemplo; un microorganismo puede producir moléculas que inducen un cambio positivo o negativo en otro microorganismo y con ello repercutir en su desarrollo y potencial infeccioso, también puede existir una competencia o colaboración nutricional entre estos. Además, uno o varios microorganismos pueden modular la respuesta inmune de la planta de tal manera que se vuelva más o menos susceptible al ataque de un segundo o tercer microorganismo (1, 2). Varios grupos de investigación en el mundo, entre ellos, el de Fitopatología de la Red de Estudios Moleculares Avanzados del Instituto de Ecología A.C (INECOL), trabajan en entender ciertas interacciones entre los diferentes agentes fitopatógenos.
Fig. 2 Morfología macroscópica y microscópica de algunos hongos aislados. José Benjamín Rodríguez Haas
Específicamente, en el laboratorio estamos interesados en el estudio de las interacciones hongo-hongo, de naturaleza fitopatógena en ecosistemas forestales. Para esto, hemos realizado colectas en el Santuario del Bosque de Niebla, en Xalapa, Ver. de diferentes tejidos vegetales con síntomas de enfermedad (marchitamiento, clorosis, necrosis, deformación de tejido, presencia de exudados, etc.). Posteriormente aislamos los diferentes hongos de los tejidos vegetales enfermos (Fig.1). Una vez que tenemos los cultivos puros se hace la identificación y descripción morfológica, macroscópica y microscópica (Fig. 2), así como la identificación molecular, a través de técnicas de biología molecular, como son la amplificación de fragmentos de genes (segmentos de ADN, ácido desoxirribonucleico) por medio de la técnica de la PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa, por sus siglas en inglés) y su secuenciación (Fig. 3). Una vez conociendo la secuencia parcial de ciertos genes y junto con la caracterización morfológica, podemos saber que hongos podrían estar causando la enfermedad. Con este procedimiento hemos identificado hongos del género Neofusicoccum y Fusarium asociados a especies forestales.
Todo lo anterior no es suficiente para aseverar que estos hongos son los agentes causales de la enfermedad por lo que elaboramos protocolos que permiten simular el desarrollo de la infección en la planta. Estos ensayos de patogenicidad se realizan tomando segmentos de los diferentes órganos de la planta como son: la raíz, las hojas, los tallos o la planta completa y son inoculados manualmente con el o los hongos aislados, generando así un patosistema. Cada patosistema se desarrolla en especies agrícolas y/o forestales bajo condiciones particulares de laboratorio o invernadero. En el caso del laboratorio, establecemos el método de cámara húmeda y mantenemos los tejidos en condiciones controladas de temperatura y fotoperiodo; mientras que en el invernadero para estudiar la infección lo habitual es la inoculación en planta completa (Fig. 4).
Específicamente, nosotros hemos establecido patosistemas en tejidos de especies forestales comoliquidambar, sauce, álamo, y otros, evaluando el proceso infeccioso con el hongo Neofusicoccum parvum en solitario, pero también estudiamos el tipo de interacción que establece con otros hongos que pueden atacar a la misma planta. Estos patosistemas nos proporcionan información sobre el desarrollo de la infección en cada órgano de la planta, nos permiten conocer que tipo de interacción establecen los diferentes hongos patógenos, y nos proveen de muestras biológicas para subsecuentes estudios. ¿Qué tipo de estudios? por ejemplo, análisis a gran escala como son los “omicos” (transcriptómicos y/o metabolómicos) que nos ayudan a reconocer que genes se expresan en los hongos o que metabolitos secretan como armamento para atacar a la planta. Estos estudios también nos permiten saber cómo se defienden las plantas ya que podemos identificar sus RNAs mensajeros o metabolitos que sintetizan durante la infección.
Fig. 4 Patosistemas. A) Cámara húmeda con hojas y segmentos de tallo B) Planta completa.
Todas las fotografías por Luis Alberto Rodríguez Martínez
En conjunto toda la información que recopilamos durante un trabajo de investigación, nos ayuda a entender la dinámica molecular que se establece cuando una planta es atacada por uno o más hongos, lo que es importante para definir estrategias que permitan encontrar soluciones a problemas apremiantes en la agricultura o la ecología.
Referencias
- J. R. Lamichhane, V. Venturi, Synergisms between microbial pathogens in plant disease complexes: a growing trend. Front. Plant Sci.06 (2015), doi:10.3389/fpls.2015.00385.
- C. Tollenaere, H. Susi, A.-L. Laine, Evolutionary and Epidemiological Implications of Multiple Infection in Plants. Trends Plant Sci.21, 80–90 (2016).
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