Los 10 principales nematodos parásitos de las plantas en la fitopatología molecular
IntroducciónLos nematodos parásitos de las plantas (PPN) son organismos del suelo que se alimentan de los tejidos vegetales. Un número limitado de estos nematodos puede inducir pérdidas económicas al disminuir el rendimiento o causar daños visuales, haciendo que los productos no sean aptos para la venta [1]. Aunque la mayoría de los PPN no son perjudiciales para los cultivos en las abundancias que suelen encontrarse en los suelos agrícolas, se sabe que algunos taxones tienen un gran impacto negativo. Jones et al. [2] enumeraron los 10 nematodos parásitos de plantas más importantes, entre los que Meloidogyne spp. (también llamados nematodos del nudo de la raíz) ocupan el primer lugar. En concreto, el nematodo del nudo de la raíz de Columbia, Meloidogyne chitwoodi, representa una amenaza para la agricultura de zonas templadas, principalmente para los cultivos de raíces [2]. Para gestionar esta plaga cuarentenaria en los campos donde se ha detectado, varios estudios se han centrado en plantas no hospedadoras y resistentes [3,4], o en estrategias de biocontrol [5]. Sin embargo, faltan estudios centrados en estrategias preventivas, como evitar el establecimiento de los nematodos dañinos en campos donde aún no están presentes.
Nematodos ectoparásitos
ResumenLos nematodos parásitos de las plantas son una amenaza importante para la producción de cultivos en todos los sistemas agrícolas. La escasez de genes de resistencia clásicos pone de manifiesto la necesidad apremiante de encontrar nuevas formas de desarrollar germoplasma resistente a los nematodos. Aquí secuenciamos y ensamblamos un genoma en fases de alta calidad del nematodo modelo del quiste Heterodera schachtii para proporcionar una plataforma para el primer análisis dual de todo el sistema de la expresión génica del hospedador y del parásito a lo largo del tiempo, abarcando todas las etapas principales del parasitismo. El análisis del hologenoma del lugar de infección planta-nematodo identificó vías metabólicas incompletas en el parásito pero complementadas por el hospedador. Mediante una combinación de enfoques bioinformáticos, genéticos y bioquímicos, demostramos que para la patogenicidad completa se requiere una finalización altamente atípica de la biosíntesis de vitamina B5 por parte del animal parásito, supuestamente posibilitada por una transferencia horizontal de genes desde una bacteria. La supresión de los pasos de la vía codificados por la planta o ahora codificados por el nematodo reduce significativamente el éxito parasitario. Nuestros experimentos establecen una referencia para los nematodos del quiste, amplían nuestra comprensión de la evolución del parasitismo de las plantas por los nematodos, y muestran que la expresión diferencial congruente de las vías metabólicas en el hologenoma de la infección representa una nueva forma de encontrar genes de susceptibilidad de los nematodos. Este enfoque identifica objetivos susceptibles de edición genómica para el futuro desarrollo de cultivos resistentes a los nematodos.
Meloidogyne
La mayoría de los PPN se alimentan perforando y matando las células de la raíz con estructuras en forma de aguja denominadas estiletes. Entre los nematodos que utilizan este tipo de alimentación se encuentran los nematodos de la lesión, de la lanza, de la aguja, del aguijón, del atrofiamiento y del aguijón. Algunos de los nematodos más perjudiciales desde el punto de vista económico, como el nematodo del nudo de la raíz (RKN) y el nematodo del quiste de la soja (SCN), penetran en las raíces y establecen lugares de alimentación permanentes donde completan su ciclo vital sin matar las células que los rodean.
Los síntomas asociados a la infección por nematodos son similares a los causados por el deterioro del crecimiento y la función de las raíces, por lo que pueden parecerse al estrés abiótico como la sequía y las deficiencias nutricionales, así como a factores bióticos como las podredumbres del tallo y la raíz. Los síntomas generales de los nematodos incluyen amarilleamiento, atrofia y marchitamiento, acompañados de una disminución del rendimiento. En el caso del SCN, los signos de infección son cuerpos femeninos de color blanco a amarillo pálido presentes en las raíces que pueden verse a simple vista (Figura 1). No obstante, los síntomas sobre el suelo no siempre son evidentes y las infecciones pueden pasar desapercibidas hasta que las poblaciones superan con creces los umbrales económicos. La RKN provoca el agrietamiento de las raíces, pero el grado de agrietamiento puede depender de la interacción entre la planta y la especie de RKN.
Parasitismo de las plantas
Kris Lambert y Sadia BekalUniversidad de Illinois, Departamento de Ciencias de los Cultivos, Urbana, ILLa historia de los nematodosSe calcula que los miembros del filo Nematoda (gusanos redondos) existen desde hace mil millones de años, lo que los convierte en uno de los tipos de animales más antiguos y diversos de la Tierra (Wang et al. 1999). Se cree que evolucionaron a partir de animales simples unos 400 millones de años antes de la “explosión cámbrica” de invertebrados capaces de ser fosilizados (Poinar 1983). Las dos clases de nematodos, los Chromadorea y los Enoplea, divergieron hace tanto tiempo, más de 550 millones de años, que es difícil conocer con exactitud la edad de los dos linajes del filo (Figura 1).
C. elegans ha aportado nuevos conocimientos sobre los detalles del desarrollo animal, la neurobiología y el comportamiento, y ha sido de gran valor en la investigación biomédica, así como en la comprensión de la biología de los nematodos (Riddle et al. 1997). Para más información sobre
Figura 4.A menudo los nematodos extraen el contenido de las células vegetales, matándolas. Cuando se produce este tipo de alimentación, se forman grandes lesiones en el tejido vegetal (Figura 13, 18). Algunos nematodos no matan las células vegetales de las que se alimentan, sino que “engañan” a las células vegetales para que se agranden y crezcan, produciendo así una o más células de alimentación ricas en nutrientes para el nematodo. Estas células de alimentación permiten asociaciones de alimentación a largo plazo, y se forman por división nuclear repetida en ausencia de división celular (células gigantes) o por la incorporación de células adyacentes en un sincitio formado por la ruptura de las paredes celulares vecinas. Véase en la figura 5 una microfotografía que muestra las células de alimentación de
