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Cáncer Bacterial en Cerezos, ¿varios roles protagónicos y secundarios para una misma película?

10/07/2020

Por: Héctor García O. Co-Fundador y Gerente Gral. Laboratorios Diagnofruit Ltda. hgarcia@diagnofruit.cl

Sin tener una idea absolutamente clara en Chile de la dominancia del Cáncer Bacterial por sobre otras enfermedades causantes de decaimiento y muerte de plantas de cerezos, sin duda, ésta es una de las más importantes y probablemente está en el podio dentro de las tres con mayor frecuencia, en conjunto con otros tipos de patógenos fúngicos que también generan cancros y pudriciones de maderas. Importantes trabajos se han realizado en Chile los últimos años, para determinar la importancia relativa de la enfermedad y al mismo tiempo escudriñar en las especies, variantes genéticas y otras características muy importantes al momento de definir una estrategia de control. En este artículo se revisará brevemente algunos avances en el conocimiento de los patógenos que pueden estar involucrados en la enfermedad, porque al parecer y tal como en una película, muchas veces de terror para el productor, puede estar representada por varios actores principales e incluso tener un buen reparto de roles secundarios.

Cáncer Bacterial, un variado reparto de actores.

Existen películas con muy acotado reparto,  como Gravity, donde Sandra Bullock y George Clooney nos llenan la pantalla; al mismo tiempo existen otras, como las de Tarantino, donde es difícil definir quién es el actor principal en una pléyade de estrellas.  Las enfermedades en plantas pueden tener un reparto acotado como lo sería Pudrición gris en Uva de mesa, donde Botrytis cinerea actúa casi en un monólogo, pero al mismo tiempo existe la pudrición ácida donde varias bacterias, hongos filamentosos y levaduras se mezclan gracias a la dirección de Drosophila para crear una de las peores películas para el productor. Cuando se habla de Cáncer Bacterial, ocurre algo similar, al parecer de una forma u otra, existe una conexión entre varias especies, patovares y otras variantes genéticas de Pseudomonas que interactúan para generar la enfermedad, y probablemente algunos actores no aparecen en la escena de forma expresa, serían como la llamada 2da unidad de las películas, luego aterrizaremos esta analogía, pero primero avancemos en conocer los actores.

¿Actualmente cómo se clasifican los Pseudomónidos?

Como podrán leer más adelante, aún queda paño que cortar o mejor dicho ADN por secuenciar y analizar para responder esta pregunta. La taxonomía del grupo ha evolucionado simultáneamente con las tecnologías disponibles desde las primeras caracterizaciones a fines del s.XIX; en este sentido,  la clasificación ahora está respaldada por datos genéticos, lo que ha llevado a la propuesta de distintas genomoespecies, grupos filogenéticos o especies filogenómicas basadas en la hibridación ADN-ADN, análisis de secuencia multilocus (MLSA) o, más recientemente, comparaciones de datos de secuencia del genoma completo. Bajo el análisis completo del genoma, 19 especies filogenómicas han sido definidas dentro del complejo, las cuales generalmente se corresponden con los anteriormente descrito filogrupos, lo que soporta de buena forma ambas clasificaciones y nos da los primeros lineamientos y agrupamientos de clasificación.

De forma muy resumida, el género Pseudomonas se divide en dos linajes, Pseudomonas aeruginosa y Pseudomonas fluorescens, basado en relaciones evolutivas inferidas mediante el uso de MLSA sobre cuatro genes “housekeeping” o constitutivos (genes que están en constante expresión). El linaje de P. fluorescens contiene seis grupos filogenéticos, uno de ellos representado por Pseudomonas syringae, e incluye la mayoría de los fitopatógenos dentro del género Pseudomonas; entonces, en este linaje están los actores que nos interesa analizar.

Al mismo tiempo y para seguir complicando el panorama, el complejo Pseudomonas syringae está compuesto por numerosos linajes genéticos de cepas de hábitats agrícolas y ambientales, incluidos hábitats estrechamente relacionados con el ciclo del agua. Las últimas investigaciones mencionan 13 filogrupos, los que se dividen en 23 clados; y además dentro de toda esta clasificación se cuentan más de 60 patovares, en palabras simples son cepas patogénicas bien adaptadas a especies vegetales de forma exclusiva o semi-exclusiva, ej. P. syringae pv. actinidiae (Psa), causante del cancro del kiwi. Pero esto no termina acá,  además existen biovares, variables genéticas aún más específicas dentro de los patovares, para explicar tomamos nuevamente el ejemplo Psa donde a la fecha se cuentan 6 biovares, siendo Psa bv. 3 el causante de la pandemia actual.

Si bien aún desarrollamos pruebas convencionales para ordenar e iniciar un proceso de clasificación, como pruebas bioquímicas tipo LOPAT,  claramente una caracterización profunda y confiable  a nivel de Biovar solo se puede realizar con estudios genéticos, donde el análisis de MLSA es considerado el estándar. Sin embargo, aun así estas clasificaciones  son dinámicas y están en constante revisión; un ejemplo claro de esto es Psa bv.4 que hoy se propone como un patovar, P. syringae pv. actinidifoliorum debido a que posee un linaje evolutivo distinto e incluso más antiguo que Psa.

Foto 1. Cepa de P. syringae pv. morsprunorum (Psm) sometida a prueba de Levano, donde se puede observar crecimiento de la colonia  en relieve por sobre el medio de cultivo (Créditos: Laboratorios Diagnofruit Ltda.)

Si ya tenemos un mundo de clasificaciones, compliquemos más el panorama y agreguemos Razas, aquí nos detendremos, porque P. syringae pv. morsprunorum (Psm) que se divide en Raza 1 y 2, nos atiende por su relación con las cerezas, considerando además que recientemente pudimos detectar un foco este patovar en Chile. En la tabla 1 podemos observar los distintos patovares que se han descrito produciendo cáncer en cerezos, dicho listado es encabezado por Psm y si se mira en detalle Raza 1 pertenece a filogrupo 3 (FG3) y Raza 2 al filogrupo 1b (FG1b) ¿Pero dos razas de un mismo patovar podrían tener dos líneas genéticas distintas? La caracterización de estas razas fue realizada en los años 30´s y 70´s, por lo tanto, la clasificación es probablemente inapropiada debido a ceñirse solo a estudios taxonómicos convencionales; hoy autores españoles la proponen como otra especie, P. amygdali pv. morsprunorum con al menos dos patotipos en los distintos filogrupos. En conclusión, la actualización de conocimientos es fundamental para entender estos patógenos, porque cada uno aporta diferentes características a la enfermedad y poseen distribución geográfica (Tabla 1).

Tabla 1. Listado de Pseudomonidos descritos como patógenos en Cerezos (Modificado de Hullin et al., 2020

1: En Chile detección foco aislado Osorno (SAG, 2019).

¿Qué tipo películas estarían rodando los Pseudomónidos en nuestros huertos?

Sin duda, Ocean´s Twelve (La Gran Estafa) es una excelente analogía para graficar lo que ocurre en nuestros huertos, donde varios ladrones con distintas habilidades se unen para hacer un gran robo; los Pseudomónidos, y esto es una hipótesis muy moderna, trabajarían de la misma forma, donde individuos avirulentos, no patogénicos podrían ser los encargados de avanzar en los tejidos del vegetal, aprovechando que la planta no desarrolla defensas, dejando el camino pavimentado para cepas que son capaces de producir la enfermedad. En una misma mancha necrótica foliar de kiwi, investigadores en Nueva Zelandia han podido aislar varios fenotipos de Psa bv.3, sensibles y resistentes a cobre, esto permitiría apoyar a aquellos individuos resistentes que podrían poseer un fitness más bajo (deficiencias en el proceso de colonización), generando así una infección segura pero grupal. Otros sistemas como Quorum sensing, son utilizados por estas especies para el desarrollo del proceso infeccioso, explicaremos este y otros mecanismos en posteriores artículos.

Foto 2. Colonia de P. koreensi rescatada desde Yema Necrótica de Cerezo,
Región de O´Higgins, 2020. Créditos Lab. Diagnofruit Ltda.

Al mismo tiempo, otro tipo de películas estarían grabando nuestras Pseudomonas, y estas calificarían como solo para adultos. Aunque no es necesario entrar a caracterizar la vida íntima de estas bacterias, cabe señalar que son extremadamente promiscuas, carácter que técnicamente denominamos transferencia horizontal de genes y no es más una estrategia de adaptación entre especies, patovares u otras variantes genéticas a nuevos ambientes. De esta forma, a través de mecanismos como la conjugación, estas bacterias se acercan y comparten información genética clave, que puede venir “empaquetada” en un plásmido, por ejemplo. Muchas Pseudomónidos epifitos, que viven en el suelo, yemas, hojas y no provocan enfermedades en cerezos hemos detectado que poseen sensibilidad  a Cobre; la posible llegada de un patovar virulento de P. syringae pero sensible a cobre, podría generar un amor fugaz y terminar a la siguiente mañana con la capacidad de expeler cobre gracias a nueva información genética que le permite crear proteínas que desintoxican la célula evolucionando de un momento a otro a un fenotipo resistente y extremadamente adaptado a los manejos de un huerto productivo, saltándose incluso el proceso de selección generado por continua exposición al bactericida. En nuestras investigaciones hemos podido detectar P. koreensi (Foto 2), P. putida, P. stutzeri, P. salomonii entre otros Pseudomónidos, conviviendo de forma epífita y endófita en dardos necróticos y cancros en cerezos, el desafío es saber qué información aporta cada una de estas especies al ecosistema local.

En conclusión y para finalizar, es de suma importancia observar cómo evolucionan las poblaciones de Pseudomónidos en  nuestros huertos, y no solo analizar aquellas especies patogénicas en cerezo, como Psm y Pss, sino también otras que comúnmente comparten el nicho y establecen un flujo de genes constante entre diversas poblaciones. Dicha información nos ayudará controlar de forma dirigida poblaciones de alto riesgo.

Considerando este vacío informativo nos hemos puesto la tarea de investigar poblaciones de Pseudomonidos de cerezo estableciendo lecturas completas del genoma de patógenos como Psm, Pss, P. viridiflava incluyendo otras que no necesariamente causan enfermedad y viven esencialmente de forma epífita que actuarían como la 2da unidad de una película, sabemos de la existencia de esos actores solo al leer el reparto, pero sin embargo, son parte fundamental de la trama global, sobre todo en los episodios de acción, y en nuestro caso estas bacterias  poseen  información genética crítica para la adaptación de aquellas virulentas a nuestros manejos de campo.

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