Los hallazgos pueden ayudar a mejorar la seguridad alimentaria mundial y minimizar el daño agrícola.
En un nuevo estudio publicado recientemente en The Plant Journal, los investigadores de la Facultad de Agricultura, Alimentos y Medio Ambiente de la Universidad Hebrea utilizaron un nuevo sistema de sensor molecular capaz de ingresar a las células vegetales e identificar posibles enfermedades.
Dado que las papas desempeñan un papel crucial en la seguridad alimentaria mundial, los investigadores trabajaron en el desarrollo de un método para permitir la detección temprana de infecciones de tizón tardío. Esta enfermedad, que es una de las principales causas de la pérdida de cultivos de papas y tomates, provoca daños estimados en 6.500 millones de dólares en todo el mundo cada año.
El estudio fue dirigido por el estudiante de doctorado Matanel Hipsch bajo la supervisión del Dr. Shilo Rosenwasser, profesor titular y profesor asistente en la Facultad de Agricultura, Alimentos y Medio Ambiente.
El Dr. Rosenwasser explicó que “el desarrollo de herramientas biotecnológicas avanzadas para la detección temprana de enfermedades de las plantas puede conducir a un avance de investigación futuro en la comprensión del proceso de patogenicidad, mejorando así la seguridad alimentaria al minimizar los daños a la agricultura mundial”.
Este nuevo método permite la detección temprana de varias enfermedades dañinas en las hojas de las plantas con la ayuda de un escaneo externo simple e inofensivo. Usando métodos de ingeniería genética, los investigadores produjeron nuevas variedades de papas que producen proteínas especiales que se envían a diferentes regiones de las células vegetales. Como parte del proceso, la proteína actúa como un sensor biológico único que puede enviarse, por ejemplo, a los cloroplastos en las células de la planta, donde ocurre la fotosíntesis.
“En sus primeras etapas, es difícil identificar la enfermedad ya que no se pueden ver signos externos en la hoja”, explica el estudiante de doctorado Matanel Hipsch. “En nuestro estudio anterior, vimos que el uso de sensores moleculares dentro de los sistemas biológicos de las papas es particularmente efectivo para identificar condiciones de estrés incluso antes de que se produzcan daños en las plantas”.
Mediante el uso de cámaras sensibles que pueden captar las señales enviadas desde el sensor, pudieron obtener información espacial a nivel de toda la planta. Según los investigadores, las imágenes producidas por las cámaras ayudaron a monitorear el estado fisiológico de la planta a lo largo del desarrollo del tizón tardío en la papa.
Los hallazgos de la investigación revelaron que el uso de proteínas como sensor biológico pudo detectar las áreas enfermas de las hojas incluso durante las primeras etapas invisibles.
Estos hallazgos también llevaron a los investigadores a colaborar con el Dr. David Helman del Departamento de Ciencias del Suelo y del Agua de la universidad para desarrollar un algoritmo basado en IA capaz de analizar las imágenes fluorescentes y distinguir entre hojas sanas y hojas infectadas.
Hipsch señaló: “Hemos visto que las plantas infectadas con tizón tardío hacen que la proteína emerja del cloroplasto y se acumule fuera de él. Esta salida provocó un cambio en las propiedades fluorescentes de la proteína, lo que ayudó a identificar los puntos de penetración del patógeno en la hoja”.
Uno de los hallazgos más fascinantes sugiere que las áreas infectadas con tizón tardío se caracterizan por una mayor actividad fotosintética en comparación con el resto de la hoja. Los investigadores explicaron que estos resultados indican cómo el patógeno mantiene e incluso mejora la productividad de la hoja en las primeras etapas de la enfermedad para ‘disfrazar’ su desarrollo en la planta.
Según el equipo, el nuevo método se puede utilizar para un estudio en profundidad de los mecanismos de resistencia al tizón tardío, así como para escanear y detectar sustancias potenciales que mejorarán la resistencia de las plantas.
Fuente: Arutz7
