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domingo, 29 de septiembre de 2013

Cuando el calor aprieta el menage a trois es una solución.


Origen de la imagen: e-minis


La termotolerancia en las plantas es una característica de mucho interés. Imaginémonos poder transferir dicha propiedad a plantas de uso agronómico que sean de clima frío o templado, para que así pudieran sobrevivir mejor en climas mucho más cálidos. En el parque norteamericano de Yellowstone podemos encontrar a la hierba Dichanthelium lanuginosum capaz de aguantar temperaturas en el suelo de hasta 65ºC. Cualquier otra planta es incapaz de sobrevivir a esas temperaturas.

Sin embargo D. lanuginosum tampoco puede sobrevivir por si misma a tanto calor. Si uno coge semillas y las cultiva en el laboratorio de manera estéril se encontrará que las plántulas son incapaces de aguantar una temperatura superior a los 38ºC. Y de hecho, lo que se encontrará es que su temperatura óptima es de 23-27ºC, como casi cualquier otra planta. La explicación se encuentra en las raíces. D. lanuginosum necesita establecer una simbiosis endofítica con el hongo Curvularia protuberata para adquirir la termotolerancia. De forma llamativa, C. protuberata tampoco puede sobrevivir por si mismo por encima de los 38ºC. Necesita colonizar las raíces de la planta.

Esquema del menage a trois entre la planta Dichanthelium lanuginosum, el hongo Curvularia protuberata y el virus CThTV. Fuente: Marilyn J. Roossinck, 2011


Pero las sorpresas no acababan ahí. Resulta que en alguna ocasión se podían observar plantas colonizadas por el hongo que no mostraban termotolerancia. Debía haber algún motivo y al comparar la biología molecular de los hongos que permitían la termotolerancia con aquellos que no, los investigadores se encontraron con algo muy llamativo. En los primeros se detectaban dos moléculas de RNA bicatenario de 2,2 y 1,8 kb. Tras aislarlos y utilizar la transcriptasa inversa, los fragmentos fueron clonados y analizados. Ambos contenían pautas de lectura abiertas (ORFs) y entre los genes que codificaban se encontraba una RNA polimerasa dependiente de RNA. Es decir, ambos fragmentos provenían de un virus. No es de extrañar que fuera bautizado con el nombre de Virus de tolerancia termal de Curvularia, aunque se le conoce por sus siglas anglosajonas CThTV (Curvularia Thermal Tolerance Virus).

Lo que habían encontrado los investigadores era un menage a trois ecológico. El virus infecta al hongo, el hongo coloniza a la planta y así puede darse la termotolerancia. Todos contentos porque la planta puede colonizar hábitats muy calientes en los cuales no tendrá competencia con otras plantas. La planta alimenta al hongo, el cual se reproducirá y permitirá que en sus conidios pueda ir el virus como pasajero para infectar a la descendencia.

Plantas de Dichanthelium lanuginosum sometidas a estrés térmico. Wt es una planta colonizada por el hongo C. protuberata proveniente de Yellostone. An es una planta que ha sido colonizada en el laboratorio por un hongo C. protuberata infectado a su vez por el CThTV en el laboratorio. VF es una planta colonizada por C. protuberata, pero que no está infectado por el virus (Virus Free). NS es una planta que no ha sido colonizada por el hongo. En la parte inferior se muestra una gráfica con los efectos observados. Origen de la imagen Marquez et al. Sicence 2007


¿Y las aplicaciones? Bueno, una de las cosas que hicieron los investigadores fue provocar la colonización de plantas de tomate con el hongo C. protuberata infectado a su vez por CThTV. No pudieron obtener una colonización en el 100% de todas las plantas, pero en aquellas que si lo fueron se observó una termotolerancia semejante a la de Dichanthelium lanuginosum. Otra de las líneas de investigación que se está llevando a cabo es realizar el transcriptoma de C. protuberata infectado con CThTV y compararlo con el del hongo sin infectar. Lo que se ha encontrado por ahora es que se activa la expresión de genes involucrados en la respuesta a estrés térmico como aquellos que intervienen en la síntesis de moléculas osmoprotectoras: trehalosa, glicina, betaina y taurina. También se ha observado un aumento en la síntesis de melanina en los hongos infectados.


Esta entrada participa en la XXV edición de Carnaval de Biología alojada en el blog Ser Vivo.


ResearchBlogging.org

Marquez LM et al. (2007). A Virus in a Fungus in a Plant: Three-Way Symbiosis Required for Thermal Tolerance Science, 315, 513-515 DOI: 10.1126/science.1136237

Roossinck MJ (2011). The good viruses: viral mutualistic symbioses. Nature reviews. Microbiology, 9 (2), 99-108 PMID: 21200397

Morsy MR, Oswald J, He J, Tang Y, & Roossinck MJ (2010). Teasing apart a three-way symbiosis: transcriptome analyses of Curvularia protuberata in response to viral infection and heat stress. Biochemical and biophysical research communications, 401 (2), 225-30 PMID: 20849822