Los cultivos del futuro podrían avisar que están siendo atacados antes de que sus hojas comiencen a marchitarse o aparezcan otros síntomas. Un equipo de científicos españoles desarrolló plantas bioluminiscentes capaces de cambiar el color de su resplandor cuando detectan una infección viral.
El avance fue logrado por investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universitat Politècnica de València. Los resultados se publicaron en la revista Nature Communications.
El sistema funciona como una especie de semáforo biológico. Cuando la planta está sana, produce de manera continua una tenue luz amarilla. Si es infectada por determinados virus, ese brillo cambia a verde. La variación puede registrarse mediante cámaras digitales de bajo costo y aparece antes que los síntomas visibles.
Exciting! Phytophthora kernoviae infects the model plant Nicotiana benthamiana, opening the door to easier studies than using trees! https://t.co/AtCkfsvVrV pic.twitter.com/bjJmXEtnDv
— Molecular Plant Pathology (@MPPjournal) May 21, 2021
Una luz inspirada en hongos bioluminiscentes
Para crear estas plantas centinela, los investigadores utilizaron la ruta genética que permite brillar a determinados hongos. Introdujeron en ejemplares de Nicotiana benthamiana, una planta emparentada con el tabaco y muy utilizada en investigación, los componentes necesarios para generar luz de manera autónoma.
A diferencia de otros sistemas, la planta no necesita que se le aplique una sustancia externa para iluminarse. Utiliza compuestos presentes en su propio metabolismo para mantener el resplandor.
Los científicos añadieron además un circuito capaz de reconocer una proteína producida por los potyvirus, una amplia familia de virus que afecta a numerosos cultivos. Cuando esa proteína entra en contacto con el sistema, separa dos componentes unidos y provoca que la luz pase del amarillo al verde.
La luz amarilla funciona como una señal de que la planta está viva y el mecanismo opera correctamente. El cambio a verde indica infección. Si el ejemplar dejara de emitir luz por completo, también sería una advertencia, ya que podría señalar un fallo del sistema o un deterioro importante de la planta.
Una alerta antes de que el cultivo parezca enfermo
El diagnóstico actual de muchas enfermedades vegetales depende de técnicas como la PCR o los ensayos ELISA. Estos métodos pueden ser muy precisos, pero requieren recoger muestras, trasladarlas a un laboratorio, utilizar reactivos y esperar los resultados.
Las plantas centinela, en cambio, controlan la infección de manera continua y no necesitan análisis externos para emitir la primera alerta. Una cámara instalada en un invernadero podría vigilar su color y avisar automáticamente cuando detectara un cambio.
Durante los experimentos, los investigadores comprobaron que la bioluminiscencia permitía seguir el avance de una infección y detectarla antes de la aparición de síntomas visibles. El sistema también fue probado junto a plantas de tomate para evaluar su posible uso como señal temprana en cultivos comerciales.
Esto no significa que sea necesario modificar genéticamente toda una plantación. Una de las aplicaciones propuestas consiste en intercalar un número reducido de plantas centinela entre los cultivos. Su función sería actuar como una alarma ante la llegada de un virus.
3D-CNN detection of systemic symptoms induced by different Potexvirus infections in four Nicotiana benthamiana genotypes using leaf hyperspectral imaging https://t.co/fYVAxsMjph
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El sistema todavía está en una etapa experimental
Por ahora, la tecnología fue desarrollada para reconocer potyvirus en condiciones controladas. Todavía debe probarse a mayor escala y adaptarse a las condiciones reales del campo, donde la luz ambiental, el clima y otros factores pueden dificultar la detección.
Los investigadores destacan, sin embargo, que el diseño es modular. En el futuro podría modificarse para responder a otros virus e incluso a bacterias u hongos que produzcan proteínas específicas. También podría permitir que una misma planta mostrara diferentes colores según el patógeno detectado.
El avance ofrece una herramienta prometedora para la agricultura de precisión. Detectar una infección antes de que se propague permitiría aislar plantas afectadas, reducir pérdidas y aplicar tratamientos de una forma más localizada.
Estas plantas todavía no reemplazan a los análisis de laboratorio. Pero podrían convertirse en la primera línea de alerta de un cultivo: una luz amarilla cuando todo funciona bien y una señal verde cuando aparece una amenaza invisible.
