El hongo Ustilago maydis ataca el maíz y puede causar daños significativos a su huésped. Para ello, primero se asegura de que la planta ofrezca poca resistencia a la infección. La precisión quirúrgica que aplica la demuestra un nuevo estudio de la Universidad de Bonn, que ahora se ha publicado en la revista New Phytologist . El Instituto Gregor Mendel de Viena y el Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivos en Gatersleben también participaron en el trabajo.

Ustilago maydis ataca y se reproduce en las partes aéreas de la planta de maíz. A menudo se forma un enorme crecimiento de tejido similar a un tumor en el sitio de la infección. Estas agallas pueden alcanzar el tamaño de la cabeza de un niño. Los crecimientos son provocados por moléculas liberadas por el hongo, llamadas efectoras. Manipulan el metabolismo de la planta y suprimen su sistema inmunológico. También promueven el crecimiento y la división celular en el maíz. Para ello, interfieren con una vía de señalización vegetal regulada por la hormona vegetal auxina.

"El hongo utiliza esta vía de señalización de auxina para sus propios fines", explica el Prof. Dr. Armin Djamei, director del Departamento de Patología Vegetal del Instituto INRES de la Universidad de Bonn. "Esto se debe a que el enorme crecimiento del tejido devora energía y recursos que luego faltan para la defensa contra Ustilago maydis. Además, el hongo encuentra un suministro ideal de nutrientes en los crecimientos y puede multiplicarse bien allí". La formación de las agallas características es definitivamente de interés para el patógeno.

"Por lo tanto, queríamos averiguar cómo el hongo promueve estos procesos de proliferación", dice Djamei. "Para hacer esto, buscamos material genético en el hongo que le permita controlar la vía de señalización de auxina de su planta huésped y, por lo tanto, su crecimiento celular". La compleja búsqueda comenzó hace siete años en el Instituto Gregor Mendel de Viena. Más tarde, el investigador de cultivos continuó el trabajo en el Instituto Leibniz en Gatersleben y más tarde en la Universidad de Bonn.

El patógeno reprograma a su anfitrión

Junto con sus colaboradores, Djamei pudo identificar cinco genes que el hongo usa para manipular la vía de señalización de auxina de la planta huésped. Estos cinco genes, llamados Tip1 a Tip5, forman lo que se conoce como un grupo:si uno imagina el genoma completo de Ustilago maydis como una enciclopedia gruesa, estos cinco se encuentran, por así decirlo, en páginas sucesivas.

Los genes son manuales de construcción:el hongo los necesita para producir las proteínas respectivas. "Las proteínas codificadas por los cinco genes Tip pueden unirse a una proteína en la planta de maíz conocida por los expertos como Topless", explica el Dr. Janos Bindics. Ex empleado del Instituto Gregor Mendel, él y su colega, el Dr. Mamoona Khan, realizaron muchos de los experimentos clave del estudio.

Topless es un interruptor central que suprime vías de señalización muy diferentes en la planta. Los efectores fúngicos producidos por los cinco genes Tip anulan esta represión, y lo hacen de manera muy específica para las vías de señalización que benefician al hongo, como la vía de señalización del crecimiento impulsada por auxinas. Por el contrario, otras vías de señalización controladas por Topless no se ven afectadas. “En sentido figurado, el hongo actúa con precisión quirúrgica”, subraya Djamei. "Logra exactamente lo que necesita lograr para infectar mejor la planta de maíz".

Perspectivas para la investigación básica

Hay una serie de patógenos que interfieren con la vía de señalización de auxina de los huéspedes que infectan. Exactamente cómo a menudo no se entiende completamente. Puede ser que Topless juegue un papel importante en este proceso también en otros cultivos. Después de todo, la proteína se originó hace varios cientos de millones de años y su papel central apenas ha cambiado desde entonces. Por lo tanto, existe no solo en el maíz, sino en forma similar en todas las demás plantas terrestres. Por ejemplo, los investigadores pudieron demostrar que los efectores Tip de Ustilago maydis también interfieren con la vía de señalización de auxinas de otras especies de plantas.

Por lo tanto, los hallazgos podrían ayudar a comprender mejor los procesos de infección en importantes enfermedades de las plantas. Los resultados son particularmente interesantes para la investigación básica:"A través de ellos, será posible por primera vez influir en los efectos específicos de la vía de señalización de las auxinas de una manera muy específica y, por lo tanto, dilucidar el efecto de estas importantes hormonas vegetales de manera aún más precisa". dice Armin Djamei.