Sus hallazgos, publicados en Nature Communications puede tener implicaciones importantes para la agricultura y la sanidad vegetal en climas cambiantes.

El cambio climático, y específicamente el aumento de las temperaturas, ejercerán una gran presión sobre el crecimiento de las plantas y casi con certeza afectarán su producción. Una consecuencia obvia de un clima más cálido es que las plantas en el campo requerirán más riego. Sin embargo, con más riego también aumenta la salinidad, ya que, de esta manera, las sales nutritivas se acumulan en los suelos agrícolas.

El cambio climático también afectará la salud de las plantas a través de lo que le hace a las comunidades compuestas por numerosos microorganismos que viven en íntima asociación con las plantas huéspedes. Estas comunidades hacen que las plantas sean más resistentes frente a condiciones estresantes y más resistentes a los microbios patógenos.

Por tanto, la inoculación con comunidades bacterianas definidas como probióticos es una estrategia atractiva para salvaguardar la salud de las plantas. Sin embargo, para garantizar que estos inóculos sean efectivos, es necesario comprender cómo interactúan las bacterias y las plantas en diferentes condiciones.

A partir de experimentos anteriores, el coautor Stéphane Hacquard, que trabaja en el Instituto Max Planck para la Investigación en Mejoramiento Vegetal en Colonia, Alemania, y sus colegas sabían que aproximadamente el 95% de las bacterias encontradas en la microbiota vegetal son neutrales o beneficiosas en un sentido. Interacciones uno a uno con plantas de berro thale.

Sin embargo, un pequeño número de ellas son perjudiciales cuando se cultivan junto con plantas en condiciones de laboratorio, entre ellas Pseudomonas brassicacearum R401, una bacteria Gram negativa que se encuentra en el suelo y que es un miembro dominante de la microbiota vegetal.

Sin embargo, sorprendentemente, cuando esta bacteria se cultivó junto con plantas en condiciones naturales del suelo, no se observó ninguna enfermedad. Esto sugiere que la bacteria requiere condiciones específicas para causar enfermedades en las plantas cultivadas en el suelo.

Algunos informes anteriores habían demostrado que el estrés salino puede facilitar la infección bacteriana de las plantas. De hecho, cuando los científicos aplicaron sal, descubrieron que el crecimiento de las plantas se veía afectado negativamente en presencia de la cepa R401.

Muchas bacterias Gram negativas causan virulencia al inyectar proteínas que causan enfermedades directamente en el citoplasma de la célula huésped. Sin embargo, la inspección del genoma R401 no reveló ningún gen que codifique este aparato de inyección. Además, muchas bacterias patógenas crecen demasiado en su planta huésped y despliegan estrategias para amortiguar las respuestas inmunes de la planta. Una vez más, R401 no estaba haciendo ninguna de estas cosas.

Para comprender cómo la cepa R401 causa enfermedades en plantas cultivadas en el suelo que enfrentan estrés salino, Hacquard y su grupo se asociaron con el grupo de productos naturales de Till Schäberle en la Universidad Justus-Liebig y el Instituto Fraunhofer de Biología Molecular y Ecología Aplicada en Giessen. .

Juntos, los investigadores identificaron genes que mostraban similitud con genes de bacterias relacionadas que codifican metabolitos fitotóxicos. Aislaron el metabolito predicho, al que denominaron brasicapeptina, y mutaron uno de los genes centrales necesarios para su síntesis. Esta mutación fue suficiente para convertir a R401 en una bacteria beneficiosa para las plantas.

Sorprendentemente, una vez que tuvieron el compuesto en la mano, los científicos pudieron demostrar que la brasicapeptina es por sí sola suficiente para causar enfermedades en las plantas en combinación con condiciones de alto contenido de sal. Además, la brasicapeptina no sólo era tóxica para las plantas de berro sino también para las plantas de tomate que experimentaban estrés salino, así como para otros microbios.

Los investigadores pudieron demostrar que la molécula, compuesta por una cola de ácido graso unida a aminoácidos, puede formar poros en las membranas de las plantas. Esto podría explicar por qué la toxicidad de la molécula se vuelve evidente cuando las plantas enfrentan estrés salino.

Schäberle está entusiasmado con las posibilidades que ofrece este estudio para mejorar la salud de los cultivos. "Es importante que aprendamos más sobre cómo los productos naturales producidos por los microbios influyen en la fisiología de las plantas. Esto nos permitirá diseñar productos biológicos eficaces para la protección de cultivos".

Hacquard encontró notable que "una sola molécula bacteriana puede al mismo tiempo sensibilizar a las plantas al estrés osmótico, promover la capacidad bacteriana para colonizar las raíces e impedir el crecimiento de competidores bacterianos y fúngicos".