Un nuevo estudio, fruto de la colaboración entre investigadores del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) y el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA-CSIC), ha revelado una estrategia altamente eficaz para la producción de proteínas antifúngicas en plantas. Este trabajo abre nuevas vías para el desarrollo de biofungicidas más sostenibles y seguros para la agricultura.
Las proteínas antifúngicas, como PeAfpA de Penicillium expansum y PdAfpB de Penicillium digitatum, son moléculas de gran interés biotecnológico debido a su potente actividad contra una amplia gama de hongos patógenos. Son pequeñas y notablemente estables, lo que las hace resistentes al calor, las proteasas y las condiciones de pH extremas. Además, no presentan toxicidad para las células vegetales o de mamíferos.
Tradicionalmente, la producción de proteínas en plantas ha explorado diversas estrategias de compartimentación, incluida la secreción al apoplasto (el espacio exterior de la célula). Sin embargo, esta investigación ha demostrado que una alternativa para lograr rendimientos extraordinariamente altos de estas proteínas antifúngicas reside en dirigirlas a la vacuola, orgánulo especializado de las células vegetales. “La principal novedad radica en el uso del gran compartimento vacuolar, habitualmente considerado inadecuado para el almacenamiento de proteínas debido a su entorno lítico, donde las proteínas son propensas a la degradación”, explica Juan José López-Moya, coautor del estudio, publicado en la revista Plant Biotechnology Journal.
Los investigadores lograron un incremento notable en la acumulación de proteínas: la producción de PeAfpA se multiplicó por más de nueve veces, y la de PdAfpB por 3,5 veces, en comparación con las construcciones dirigidas únicamente al apoplasto.
Los ensayos con estas proteínas fueron muy prometedores frente a Botrytis cinerea, Fusarium proliferatum y Magnaporthe oryzae
La localización subcelular de las proteínas se confirmó mediante microscopía electrónica de transmisión. Se observó que las proteínas se almacenaban mayoritariamente en la vacuola y su funcionalidad no se vio afectada con el cambio en la señalización.
Los extractos de plantas enriquecidos con estas proteínas, sin necesidad de una purificación compleja adicional, demostraron una actividad antifúngica equiparable a la de las proteínas purificadas de origen fúngico, tanto en ensayos in vitro como in vivo.
Los ensayos con estas proteínas fueron muy prometedores. Así, se observó una protección efectiva en plantas y frutos de tomate contra Botrytis cinerea, el hongo causante de la podredumbre gris, que provoca pérdidas económicas significativas a nivel mundial. Las proteínas también protegieron las semillas de arroz de infecciones por Fusarium proliferatum, hongo asociado a la enfermedad del Bakanae y a la contaminación por micotoxinas. Asimismo, se demostró su eficacia en hojas de arroz contra Magnaporthe oryzae, el agente causal de la enfermedad del tizón del arroz, una de las más graves para este cultivo.
Estos resultados sugieren que las proteínas antifúngicas pueden ser ampliamente utilizadas como fungicidas naturales en la protección de cultivos, incluyendo aplicaciones preventivas y de poscosecha. El sistema de expresión transitoria en plantas es rápido, económico y escalable, lo que lo convierte en una plataforma atractiva para la producción de estos biofungicidas verdes. Aunque los investigadores señalan que se necesitarán más estudios de campo y evaluaciones del impacto ecológico, este avance representa un paso crucial hacia una agricultura más sostenible.
