Un grupo de científicos creó las denominadas “Plantas Centinela” que apunta a la detección temprana de plagas que avisan con luz al ser infectadas.
Un grupo de científicos creó las denominadas “Plantas Centinela” que apunta a la detección temprana de plagas que avisan con luz al ser infectadas.
Este sistema utiliza un mecanismo de emisión de luz inspirado en hongos, los investigadores han desarrollado un sistema bioluminiscente donde una planta emite un tipo de luz cuando está sana y otro cuando es infectada por un virus, algo que puede detectarse con cámaras fotográficas convencionales antes de que aparezcan síntomas de la enfermedad. El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Diego Orzáez y Camilo Calvache, del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), en España todas estas entidades.
Las plantas modificadas brillan en la oscuridad y cambian de color cuando se infectan por un virus. La modificación que dota a los vegetales de esa capacidad se basa en un sistema de bioluminiscencia de los hongos: cuatro enzimas transforman un compuesto natural de la planta (ácido cafeico) en una molécula que, al oxidarse, desprende una luz verde constante.
“Usando la misma maquinaria que hace brillar a ciertos hongos, hemos programado genéticamente plantas de tabaco para que emitan una luz amarilla de forma continua, como una ‘luz piloto’ que indica que todo funciona bien. Cuando un virus las infecta, esa luz cambia a verde. Un sistema automático de cámaras puede detectar la infección antes de que aparezca algún síntoma visible”, resume Orzáez.
El equipo de investigación demostró la eficacia del sistema en plantas transgénicas de Nicotiana benthamiana, un pariente del tabaco que se utiliza como planta modelo en investigación. En primer lugar, introdujeron en la planta genes del sistema de bioluminiscencia de los hongos mediante virus modificados, lo que facilitó el seguimiento visual de la infección y de las zonas afectadas.
Posteriormente, desarrollaron un sistema centinela con dos señales distintas para indicar la infección por potyvirus (el género más grande de virus que infectan plantas y que incluye algunos de los más dañinos para la agricultura), mediante un cambio en el color de la luz emitida por la planta.
Cuando no hay infección, las plantas emiten una luz amarilla constante, lo que indica que el sistema funciona correctamente. Pero si la planta se infecta con los potyvirus, una enzima del virus activa un cambio de color en la luz, que puede detectarse fácilmente con dispositivos de bajo coste. “El cambio de color es específico del virus y detectable con una cámara fotográfica convencional”, aseguró Diego Orzáez. “También hemos probado el sistema en un escenario de cultivo intercalado, mezclando estas plantas centinela con tomates infectados experimentalmente, y las plantas detectaron la infección antes de que el tomate mostrara síntomas visibles”, destacó el investigador del CSIC.
Los métodos actuales de diagnóstico vegetal, como la PCR o el ELISA, que detectan el material genético del virus o sus proteínas respectivamente, destacan por su precisión. Sin embargo, requieren de tiempo, personal especializado e instalaciones de laboratorio. “Nuestra planta, en cambio, monitoriza la infección de forma continua y autónoma, sin necesitar reactivos externos ni tomar muestras”, recalcó Marta Vázquez, investigadora postdoctoral en el IBMCP y coautora del trabajo de investigación y desarrollo. “Además, el diseño de doble salida con dos colores distintos minimiza los falsos negativos, ya que, si la planta deja de brillar completamente, también es una señal de alerta. Es como un detector de humos biológico integrado en el propio cultivo”, señaló.
Entre las aplicaciones de este sistema, la más directa es la vigilancia temprana de enfermedades virales en invernaderos y cultivos en entornos controlados, donde bastaría con intercalar unas pocas plantas centinela entre las demás para detectar brotes antes de que se extiendan. A largo plazo, el mismo principio puede adaptarse a otros virus, e incluso a bacterias u hongos que tengan enzimas similares. También tiene potencial en el contexto del cambio climático global, donde la llegada de nuevos patógenos invasores hace cada vez más urgente la detección temprana.
El equipo de Orzáez, Calvache y Vázquez expone los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Nature Communications, bajo el título “Bioluminescent sentinel plants enable autonomous diagnostics of viral infections”.
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