El infame patógeno Phytophthora infestans causó hambrunas en Irlanda y otras partes de Europa occidental en el siglo XIX y continúa representando una gran amenaza para nuestra producción de alimentos en todo el mundo.
Durante mucho tiempo fue un misterio cómo este organismo microscópico y otros Phytophthora se abren paso mecánicamente a través de la capa protectora exterior en las hojas de los cultivos agrícolas. Los fitopatólogos, biólogos celulares y físicos de la Universidad e Investigación de Wageningen han encontrado la respuesta a esta pregunta en una colaboración única. Su descubrimiento ofrece puntos de partida para hacer que el control de Phytophthora sea más eficaz, más eficiente y más sostenible a largo plazo. La investigación se publica en Nature Microbiology.
Las plantas están continuamente amenazadas por todo tipo de patógenos. Varios de estos atacantes, con el nombre difícil Phytophthora (literalmente: destructor de plantas), causan anualmente enormes daños a todo tipo de cultivos como patatas, tomates, berenjenas, cacao, pimientos, soja y palmeras, pero también en bosques y reservas naturales. Phytophthora por lo tanto, no solo representa una gran amenaza para nuestra seguridad alimentaria, sino que también es un elemento de enorme costo económico que causa aproximadamente entre 6 y 7 mil millones de euros en daños anuales solo en el cultivo de papa.
Peleas Phytophthora es y sigue siendo difícil, en parte porque el patógeno y su objetivo están involucrados en una carrera armamentista continua. Para depender menos de la protección química de los cultivos, se está invirtiendo mucho en el desarrollo de cultivos resistentes mediante el fitomejoramiento y se está prestando más atención a las nuevas formas de cultivo mixto.
Utilizando la mecánica de conocimientos
Ahora se presenta otra posibilidad; previniendo Phytophthora de tener acceso a una planta. Las plantas están equipadas con una capa protectora que apunta a ladrones como Phytophthora para protegerse. Sin embargo, este patógeno microscópico (menos de una décima parte del grosor de un cabello humano) logra romper esta capa e iniciar el proceso de la enfermedad en las plantas. A pesar de décadas de investigación, aún no se sabía cómo atraviesan mecánicamente esa capa.
Para resolver este problema, los fitopatólogos y los biólogos celulares de WUR unieron fuerzas con los físicos de WUR. Se especializan en mecánica, una rama de la física que se ocupa del equilibrio y movimiento de objetos bajo la influencia de las fuerzas que actúan sobre ellos. Sobre la base de su conocimiento colectivo y el desarrollo conjunto de nuevas herramientas de investigación, el enigma finalmente podría resolverse.
cuchillo afilado
“Hemos descubierto que Phytophthora puede use trucos ingeniosos para afilar su estructura tubular de infección y luego corte la superficie de la planta como un cuchillo afilado. Con esta estrategia, Phytophthora puede infectar a su host sin fuerza bruta y con un consumo mínimo de energía. Esta es la primera vez que este mecanismo sale a la luz y es un descubrimiento verdaderamente fundamental ”, dice joris sprakel , profesor de Química Física y Materia Blanda.
Protección más eficaz y duradera
Catedrático de Fitopatología Gobernadores de Francine ve muchos puntos de partida para hacer el control de Phytophthora más eficaz, eficiente y sostenible a largo plazo, sin la sospechosos habituales de la química y el fitomejoramiento están involucrados. "Las leyes de la mecánica nos dicen que Phytophthora no puede penetrar en la planta sin primero adherirse fuertemente a la superficie de la hoja ". Para probar esta idea, como primera prueba de viabilidad, los investigadores rociaron las hojas de las plantas de papa con una sustancia barata y no tóxica que elimina el poder adhesivo de las hojas. Esto permitió reducir la tasa de infección en aproximadamente un 65%. En una prueba optimizada sobre superficies artificiales, el efecto incluso se acercó al 100%.
Pruebas rápidas
Además del avance fundamental y las nuevas herramientas para mirar el control de este tipo de enfermedades de las plantas desde una nueva perspectiva, la investigación también ha arrojado nuevas metodologías, una especie de pruebas rápidas, con las que se puede investigar el efecto de los plaguicidas en un forma rápida, precisa y económica. Esto también podría contribuir de manera importante a la lucha en curso contra las enfermedades de las plantas.
Gobernadores: “Gracias a la participación de Joris Sprakel y su equipo, incluido el estudiante de doctorado Jochem Bronkhorst , ahora sabemos que hay una serie de principios físicos fundamentales que podrían potencialmente dar un nuevo giro a la carrera armamentista entre patógenos y plantas. Con todo, esta investigación es un muy buen ejemplo de cómo las colaboraciones más allá de los límites disciplinarios pueden conducir a nuevos avances ".