Combatir el ataque de nematodos en la soja utilizando bacterias unidas a péptidos: EE. UU.
Hay esperanza en el horizonte para los productores de soya que luchan contra los nematodos, los diminutos gusanos redondos que dañaron más de $95 millones en cultivos de soya en Arkansas el año pasado.
Después de varios años de investigación, los científicos de la Estación Experimental Agrícola de Arkansas y otras instituciones de suplementos de suelo en California, Washington e Indiana han encontrado una manera de aumentar las defensas naturales de una planta de soja y reducir la reproducción de nematodos nódulos y quistes de la raíz de soja utilizando aminoácidos especiales. ácidos. ácidos llamados péptidos.
“Vimos que los tratamientos de semillas con péptidos sintéticos inductores de plantas pudieron reducir la infección por nematodos del quiste de la soja y nematodos del nudo de la raíz”, dijo Fiona Goggin, profesora de entomología en la Estación Experimental, Brazo de Investigación de la División de Agricultura de la Universidad de Arkansas. Sistema. un grupo de científicos en el Simposio de Otoño del Arkansas Biosciences Institute. “Y tenemos nuevos resultados que muestran que las rizobacterias, o bacterias que colonizan los sistemas de raíces, pueden representar un enfoque alternativo prometedor para administrar estos péptidos para el control de nematodos”.
Los péptidos elicitores de plantas (PEP) son moléculas de señalización natural que inician una respuesta de defensa en las plantas cuando son dañadas por nematodos o enfermedades. Si bien hay una serie de cultivares resistentes a los nematodos entre los que los productores de Arkansas pueden elegir, ninguno puede controlar todas las cepas del nematodo del quiste de la soja y del nematodo del nudo de la raíz al mismo tiempo, dijo Goggin. Los nematodos causan un daño similar a la planta pero son genéticamente diferentes.
“Por lo tanto, necesitamos medidas de control adicionales que sean de amplio espectro y no solo dirigidas a una especie u otra”, dijo Goggin.
Además de recubrir la soja con péptidos sintéticos que mejoran la resistencia, los investigadores también experimentaron con una bacteria no patógena común que se modificó para administrar péptidos inductores de plantas. Una ventaja del método de administración bacteriana sobre el recubrimiento de semillas es una protección más prolongada durante el ciclo de crecimiento de la planta. Goggin dijo que la evidencia muestra que el tratamiento bacteriano redujo la reproducción del nematodo del quiste de la soja. Su equipo ahora está realizando experimentos para ver si el método también funciona en el nematodo agallador.
Goggin dijo que de las enfermedades que atacan la soya, la causa principal de la pérdida de rendimiento de la soya en los Estados Unidos es el nematodo del quiste de la soya, y el nematodo agallador se encuentra entre las cinco principales plagas de cultivos. Arkansas tiene un problema de nematodos de raíz más grande. Las pérdidas económicas en los cultivos de soja en Arkansas por el nematodo de la raíz aumentaron un 180 % entre 2011 y 2021, según datos de Crop Protection Network. Los datos de la red muestran que el nematodo de la raíz causó una pérdida de rendimiento del 4 por ciento en los cultivos de soja en el estado el año pasado: más de 6,6 millones de bushels con un valor de más de $ 84,6 millones. El nematodo del quiste de la soja dañó la soja en Arkansas por valor de unos 10,5 millones de dólares el año pasado.
Los científicos de la Estación Experimental Agrícola de Arkansas tienen varios proyectos de investigación destinados a mejorar la producción de soja. En términos de ingresos agrícolas en efectivo, la soya tiene el valor más alto entre los cultivos en hileras en Arkansas con $1,565 mil millones, según el Arkansas Farm Profile de 2022. La soya es el cultivo más común en Arkansas, con más del doble del área sembrada con arroz, la perfil agrega.
La harina de soja se utiliza principalmente como un suplemento de alto valor proteico en la alimentación animal. El frijol consiste en aproximadamente un 20 por ciento de aceite y también se puede usar para hacer biodiesel.
Cómo funciona el método
El proceso de señalización de daños en las plantas comienza cuando los péptidos bioactivos cortos se escinden de los propéptidos más largos, cadenas de aminoácidos que no son biológicamente activos, explicó Goggin.
Investigaciones anteriores en otros laboratorios han demostrado que la respuesta de una planta se puede mejorar contra patógenos e insectos cuando se les administra un exceso de propéptidos o se les suministra artificialmente el péptido bioactivo. Goggin colaboró con Alisa Huffaker en la Universidad de California-San Diego, una investigadora involucrada en el descubrimiento original de péptidos inductores de plantas en Arabidopsis, una planta comúnmente utilizada para experimentos. Juntos, demostraron que el tratamiento de las semillas de soja con péptidos inductores de plantas de soja podría reducir la infección por el nematodo del quiste de la soja y el nudo de la raíz sin suprimir el crecimiento de la raíz o el desarrollo de la semilla.
Debido a que los efectos del tratamiento de semillas pueden no trasladarse a etapas posteriores de la temporada de crecimiento, el laboratorio de Gogg también experimentó con el uso de un sistema de administración de bacterias para lograr una eficacia a largo plazo y posibles ahorros de costos. Colaboraron con Cynthia Gleason en la Universidad Estatal de Washington y Lei Zhang en la Universidad de Purdue, quienes anteriormente habían usado bacterias para administrar péptidos a las papas. Los resultados iniciales son prometedores y sugieren que este enfoque puede ayudar a contener el nematodo del quiste de la soja, dijo Goggin. Los siguientes investigadores del laboratorio de Gogg también han sido socios integrales en la investigación: Abeer Alnasrawi, Ph.D. candidato en el programa de Biología Celular y Molecular; Ashley Humphreys, estudiante de posgrado; y los becarios postdoctorales Min Woo Lee y Payal Sanadhya.
Algunos fondos iniciales para esta investigación provinieron del Instituto de Biociencias de Arkansas, dijo Goggin en el simposio. El Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU. también otorgó una subvención de $ 499,936 a Goggin y a los co-investigadores John Rupe y Alejandro Rojas en 2021 para investigar métodos para mejorar las respuestas de defensa de la soya a los nematodos y patógenos del suelo.
Debido a que los tratamientos alternativos aumentan las defensas naturales de la planta, pueden reducir el potencial de resistencia a los pesticidas, anotó Goggin. Ciertos pesticidas que se usan para el manejo de nematodos se usan para otros problemas como los hongos.
“Cuanto más se usen estos pesticidas, mayor será el potencial de resistencia a estos pesticidas, tal como se ve con la resistencia a los antibióticos”, dijo Goggin.
La ciencia detrás de sus descubrimientos también puede ser efectiva en otras plantas susceptibles a los nematodos, agregó.
“Es posible que estos péptidos puedan funcionar en otras enfermedades transmitidas por el suelo, y también estamos interesados en combinar estas rizobacterias modificadas genéticamente con otros agentes de control biológico que se están explorando para el manejo de nematodos o enfermedades”, dijo Goggin.
Con resultados positivos del uso de bacterias modificadas para introducir péptidos inductores de plantas en las raíces de las plantas de soya y reducir la reproducción de nematodos, el esfuerzo de investigación conjunta puede conducir al desarrollo comercial de un sistema alternativo de manejo de patógenos que tenga efectos beneficiosos, duraderos y eliminados. Se acabó la resistencia a los plaguicidas. .
Fuente: Universidad de Arkansas
