Contra virus y sequías

En economías que dependen fuertemente de la agricultura como la argentina, conocer los factores de estrés que afectan a los cultivos resulta de suma importancia. El ataque de virus y la salinidad y sequía de los suelos son causas frecuentes de pérdidas en la producción agrícola. Por eso, generar resistencia genética mediante biotecnología resulta fundamental. En el laboratorio que dirige Alicia Zelada buscan identificar los genes clave que permitan a las plantas enfrentar al estrés.

Uno de los modelos de estudio con los que trabaja el grupo está enfocado en la interacción planta-virus. Con ese fin trabajan con flexivirus, que infectan una gran variedad de cultivos como la papa, el ajo, la alfalfa, la vid y los cítricos. Foto: CPGXK.

Nuestro país es uno de los principales productores de alimentos del planeta, por eso la biotecnología es una herramienta fundamental para su desarrollo estratégico. Provee un gran terreno de posibles aplicaciones agroindustriales que incluyen el aumento de la productividad de los cultivos, la mejora de alimentos, la eliminación de sustancias tóxicas en la agricultura, e incluso la producción de medicamentos, vacunas y biocombustibles.

Alicia Zelada y su equipo del Laboratorio de Agrobiotecnología y Virología Vegetal estudian dos de los principales factores de estrés que atentan contra el desarrollo saludable de los cultivos: los virus, y la salinidad y aridez de los suelos. “Desarrollar nuevas estrategias biotecnológicas que permitan obtener plantas más tolerantes al estrés es muy importante. La biotecnología vegetal nos permite generar resistencia genética de una forma rápida, pero para ello es esencial conocer los mecanismos moleculares implicados en las respuestas adaptativas de las plantas frente al estrés que permitan identificar los genes clave y desarrollar así estrategias innovadoras”, explica Zelada.

Uno de los modelos de estudio con los que trabaja el grupo está enfocado en la interacción planta-virus. “Los virus son de los más frecuentes y más ampliamente distribuidos patógenos de plantas, y causan importantes pérdidas en la producción de la mayoría de las especies cultivables. Además, tanto las prácticas agrícolas, por ejemplo la siembra directa, como la baja variedad genética de los cultivos comerciales favorecen la selección y propagación de patógenos”, sostiene la investigadora, quien junto a su equipo, trabaja con un grupo de virus llamados flexivirus, que infectan una gran variedad de plantas incluyendo cultivos como la papa, el ajo, la alfalfa, la vid y los cítricos.

“Cuando los virus infectan producen profundos cambios en la fisiología de la planta e interfieren en la maquinaria celular para que la infección sea exitosa. También desarrollan distintas estrategias para evadir el sistema de defensa de la planta que implican la supresión de la primera línea defensiva de ésta. Nos interesa estudiar cómo afectan y manipulan la expresión génica de la planta para su beneficio, y cómo son capaces de regular sus múltiples funciones”, explica Zelada. Los investigadores demostraron que las proteínas quinasas de la planta regulan en forma coordinada las distintas actividades de las proteínas supresoras de flexivirus. “De esta forma, sabiendo cómo y dónde actúan las proteínas virales y cuáles son las proteínas de las plantas esenciales para su dispersión, podemos diseñar proteínas mutantes que interfieran con la infección viral”, dice Zelada, que busca en estos mecanismos la forma de controlar infecciones causadas por distintos tipos de virus.

Otra línea de investigación se dedica al estudio de la interacción de la planta con el estrés hídrico. La Argentina es el tercer país con mayor superficie de suelos afectados por salinidad en el mundo. El cambio climático, además, degrada rápidamente las condiciones de crecimiento de los cultivos por el aumento en la salinidad y la aridez de los suelos. “Muchas tierras cultivables se pierden por el mal manejo de los suelos y, sin dudas, un mejoramiento en el uso sostenible de la tierra y el agua es fundamental para atacar este problema. La biotecnología puede contribuir a la recuperación y al aprovechamiento de estos suelos que se transformaron en inapropiados para el cultivo”, sostiene la investigadora. Existen plantas que se han adaptado naturalmente a condiciones de crecimiento con baja disponibilidad de agua o gran cantidad de sal, como los helechos reviviscentes y las plantas halófitas. “Estudiamos los mecanismos moleculares de su tolerancia al estrés para poder aprovechar todo su potencial genético”, explica Zelada. Para ello utilizan la quinoa, una planta de enormes cualidades alimenticias, que ha sido cultivada en las regiones andinas por miles de años, crece a bajas temperaturas y en ambientes con condiciones extremas, de muy baja disponibilidad de agua y alta salinidad. Por esta razón, es una buena planta modelo para el estudio de los mecanismos que éstas adoptan para adaptarse a la alta salinidad y a la sequía.

“Estamos interesados en identificar y caracterizar genes de quinoa que estén involucrados en la tolerancia a condiciones de estrés salino, y testarlos como posibles candidatos para el desarrollo de plantas tolerantes al estrés abiótico, es decir producido por agentes ambientales”, dice la investigadora. Para logarlo, estos genes son incorporados a otras plantas mediante ingeniería genética.

La biotecnología requiere un enfoque multidisciplinario, por eso el grupo desarrolla sus actividades en colaboración con otros expertos en mejoramiento genético, fisiología vegetal y virología, como los del Laboratorio de Biología del Desarrollo de Plantas que dirige Sara Maldonado, el Laboratorio de Genética que dirige Gustavo Schrauf en la Facultad de Agronomía y grupos de investigación extranjeros con quienes, entre otros proyectos, aplican algunas de las investigaciones básicas llevadas a cabo para mejorar especies forrajeras nativas y obtener pasturas resistentes a patógenos y a estrés abiótico.