Investigación con aguacate

Este proyecto pretende profundizar en aspectos esenciales del control biológico de la podredumbre blanca radicular del aguacate, causada por el hongo fitopatógeno de suelo Rosellinia necatrix, y presta especial atención a las interacciones multitróficas que se establecen entre las rizobacterias, la raíz de la planta y el hongo patógeno. Se llevará a cabo un abordaje genómico y microbiológico de los objetivos, empleando para ello una comunidad bacteriana sintética como modelo de interacción, compuesta por tres rizobacterias del género Pseudomonas (PCL1601, PCL1606 y AVO110), previamente aisladas de rizosfera de aguacate, y que individualmente han mostrado tener características de control biológico frente a R. necatrix en este cultivo. Resultados previos de nuestro grupo han puesto de manifiesto la compatibilidad existente entre estas tres rizobacterias cuando forman un consorcio microbiano (o comunidad microbiana sintética), que tiene la capacidad de sobrevivir de forma estable en la rizosfera del aguacate, por lo que podrían constituir una comunidad sintética modelo para abordar nuevos estudios. Por ello, se analizarán las propiedades biológicas de esta comunidad microbiana sintética modelo, potencialmente implicadas en la interacción multitrófica en la rizosfera durante el control biológico. Estos ensayos incluyen el estudio del efecto sobre las plantas de la inoculación del consorcio microbiano en aspectos como la colonización de las raíces, la producción de distintas actividades enzimáticas o su efecto frente a estrés biótico (como el ataque por hongos patógenos de suelo) y abiótico (como la sequía o la salinidad). Además, se profundizará en las bases genéticas y moleculares de las interacciones que tengan lugar, tanto entre los miembros de esa comunidad microbiana, con la raíz de la planta y con el hongo fitopatógeno durante el control biológico. Para ello se emplearán técnicas de transcriptómica (como el RNASeq) que permitirán extrapolar rutas genéticas y actividades potenciales implicadas en dicha interacción multitrófica. Simultáneamente, se avanzará en el estudio de las bases celulares y moleculares de aquellas características beneficiosas para la planta codificadas por cada cepa que compone el consorcio microbiano. Así, se profundizará en las propiedades colonizadoras de la rizosfera de plantas y de las hifas de R. necatrix de AVO110 o en el fenómeno de «energy-taxis» en PCL1601 y PCL1606, procesos clave durante la interacción multitrófica de las comunidades microbianas con la planta y con el hongo fitopatógeno.

Andalucía lleva más de 50 años apostando por el cultivo de subtropicales y ha llegado a ser referente internacional en el manejo de estos frutos. La gran inversión realizada por los agricultores tanto a nivel de producción como en la apertura de nuevos mercados, puede verse seriamente dañada por las enfermedades postcosecha, que afectan a los frutos durante su almacenamiento y transporte. La actividad de transferencia planteada en esta memoria centra el estudio en las enfermedades fúngicas postcosecha de mango y aguacate y su control mediante estrategias biológicas y ambientalmente sostenibles, y para ello contamos con la importante participación de agricultores y de la mayor cooperativa de tropicales de España, TROPS. Esta cooperativa cuenta con más de 2.300 agricultores asociados y más de 36 años de experiencia en el sector. Por otra parte, nuestro grupo de investigación de la Universidad de Málaga ha descrito la alta capacidad de control de enfermedades fúngicas y bacterianas de dos cepas de Bacillus amyloliquefaciens. Estas dos cepas han sido objeto de interés para la empresa multinacional Koppert Biological Systems, especialistas en la formulación de productos biológicos para el control de enfermedades. Koppert B.S. ha formulado un producto pre-comercial que incluyen estas cepas bacterianas que podría ser aplicable en el control biológico de las enfermedades postcosecha de mango y aguacate. La actividad de transferencia que nos ocupa tiene como principales objetivos:

1.- Conocer las causas de las enfermedades postcosecha que afectan a mangos y aguacates, así como, evaluar la capacidad de control de las cepas de Bacillus formuladas.

2.- Adecuación y transferencia de un protocolo de actuación frente a infecciones fúngicas durante la pre y postcosecha, mediante la aplicación de productos ambientalmente sostenibles.

Este proyecto coordinado persigue avanzar en las diferentes estrategias desarrolladas para un control biológico eficaz de la podredumbre blanca radicular del aguacate, causada por el hongo Rosellinia necatrix. Para ello, se aplicarán los conocimientos adquiridos hasta el momento sobre los distintos componentes que interaccionan en este sistema con el objetivo de abordar el control de esta enfermedad de forma eficaz. Aislados hipovirulentos de R. necatrix y afines pueden ser portadores de segmentos de dsRNA y ser capaces de transmitir hipovirulencia a aislados patogénicos. Se ha detectado una baja presencia de aislados no patogénicos de R. necatrix en prospecciones de campo, sin embargo, si se ha observado una mayor incidencia de nuevos hongos identificados como Entoleuca sp, un género cercano a Rosellinia, y que infestan suelos de árboles escape de aguacate. Algunas cepas de este género no son patógenas de aguacate y proporcionan una acción de biocontrol de la podredumbre blanca. Por tanto este género fúngico va a ser objeto de estudio para discernir el papel de los micovirus de Entoleuca sp. en el control biológico de esta enfermedad, a la vez que se van a desarrollar aplicaciones en campo de formulados comerciales del hongo antagonista Trichoderma, del que se dispone de cepas con potencial actividad de biocontrol de la enfermedad. Por otro lado, y empleando como modelo la bacteria de biocontrol Pseudomonas chlororaphis PCL1606, se pretende profundizar en el estudio de las interacciones que tienen lugar durante el biocontrol. Así, se emplearán distintas técnicas que abarcan desde la genómica funcional a la biología celular para estudiar la regulación por “quorum sensing” y su papel en el biocontrol de R. necatrix, así como en la biología de la bacteria. Además se realizarán las primeras aproximaciones al empleo de P. chlororaphis PCL1606 como agente de biocontrol de forma comercial. Para ello, se formulará esta cepa y se aplicará en forma de producto formulado mediante ensayos de microcosmos sobre plantas de aguacate, y se valorarán aspectos como la protección contra R. necatrix, el efecto de su aplicación sobre la microbiota del suelo o la movilidad de la bacteria en el sistema experimental. Dependiendo de los resultados obtenidos, incluso se podrían programar los primeros ensayos de aplicación de P. chlororaphis en fincas comerciales. Finalmente, se pretende abordar la regeneración de plantas de aguacate vía embriogénesis somática, a partir de explantos adultos (ápices caulinares y cubiertas de la semilla), para poder llevar a cabo la manipulación de material con buenas caracteristicas agronómicas, y evaluar si se produce una recuperación de la capacidad morfogenética, que facilite la multiplicación in vitro de brotes de origen adulto. paralelamente, se abordará la obtención de plantas tetraploides, a partir de cultivos de embriogénicos seleccionados en el proyecto vigente, asi como de cultivos resistentes al filtrado de R. necatrix, con objeto de evaluar si las plantas con mayor nivel de ploidía muestran menor porte y mayor plasticidad ante una situación de estrés. Asimismo se va a continuar con la optimización del protocolo de frigoconservación que nos permita conservar in vitro los cultivos embriogénicos. Finalmente, se va a evaluar el comportamiento frente a R. necatrix de material transformado con el gen AtNPR1, en presencia de microorganismos antagonistas seleccionados por los equipos del Subp. 1-MICRO y Subp.2-IAS.

En este proyecto coordinado se pretende continuar profundizando en los diferentes aspectos esenciales para el control biológico de la podredumbre blanca del aguacate, causada por el hongo Rosellinia necatrix. Para ello se estudiaran los distintos miembros que componen este sistema bajo distintos aspectos. En primer lugar, se propone estudiar la patogenicidad de la población del hongo en función de la presencia o ausencia del micovirus (ds RNA) y su relación con el fenómeno de hipovirulencia. Esto permitiría estudios transfección de dsRNA entre cepas hipovirulentas y patogénicas del hongo así como el virocontrol del patógeno. También se abordará el estudio de novedosos hongos de suelo antagonistas, detectados en suelos de árboles escape de aguacate, que no presentan patogenicidad y que parecen ejercer un relativo control de la PB. Se abordará el estudio de la acción in vitro sobre el patógeno, de Trichoderma o rizobacterias con el fungicida de contacto Fluazinam, así como la aplicación de tratamientos químicos con este fungicida en plantaciones comerciales de aguacate de la costa sur de España. Además, se pretende profundizar en el estudio de los agentes de control biológico. Así, con respecto a las rizobacterias con actividad de biocontrol Pseudomonas chlororaphis PCL1606 y Pseudomonas pseudoalcaligenes AVO110, ya se dispone de la secuencia de su genoma, lo que permitirá realizar un rastreo de genes potencialmente implicados en distintos aspectos de las interacciones multitróficas, que incluirán estudios de promoción del crecimiento de la planta (PGPR), quimiotaxis, formación de biopelícula, el estudio a nivel transcripcional de la interacción entre distintos miembros, o una aproximación práctica a su uso. Otro abordaje incluirá el estudio del microbioma de un suelo agrícola que aumenta su supresividad tras ser enmendado con cáscara de almendra. Se llevará a cabo un estudio del microbioma basado en técnicas de secuenciación de ADN y ARN, así como técnicas dependientes de cultivo. De los resultados que se obtengan, se podrán seleccionar microorganismos concretos y proponer un consorcio de microorganismos que constituirá una comunidad sintética sobre la que se estudiará de forma detallada los procesos de interacción y control que puedan provocar el efecto final del control biológico. Finalmente, se pretende estudiar los mecanismos de defensa de la planta frente a este patógeno en plantas de aguacate, y dos especies modelo (fresa y olivo), transformadas con el gen AtNPR1, un factor clave en la respuesta SAR, para conocer si hay, o no, similitud en los mecanismos de defensa de estas especies frente a R. necatrix. Posteriormente, se abordará la transformación de aguacate con el gen PaNPR1. Asimismo, se llevará a cabo la selección de células embriogénicas de aguacate cultivadas en presencia del filtrado crudo del hongo, como otra alternativa para obtener plantas tolerantes al patógeno. Finalmente, se abordará la puesta a punto de un sistema de conservación in vitro de líneas embriogénicas de aguacate, para mantener el material seleccionado, sin que sufra pérdida de capacidad morfogenética.

La utilización biotecnológica de microorganismos beneficiosos para combatir el desarrollo de plagas y enfermedades de plantas causadas por organismos patógenos (control biológico), gana cada vez más terreno en el ámbito europeo y mundial. El análisis genómico de agentes de biocontrol aporta información detallada sobre la batería de genes que un microorganismo requiere para establecer interacciones multitróficas, permitiendo definir los mecanismos implicados en el control biológico de enfermedades vegetales concretas y facilitando su posterior mejora fisiológica o genética. El objetivo global de este proyecto es la identificación de genes bacterianos implicados en el control biológico de dos enfermedades vegetales de relevancia en Andalucía, el oídio de cucurbitáceas y la podredumbre blanca de la raíz de aguacate. Para ello, se propone el análisis bioinformático comparativo de los genomas de cuatro agentes bacterianos seleccionados en la UMA, 2 Pseudomonas y 2 Bacillus, cuya eficacia en el control biológico de estas enfermedades ha sido probada anteriormente. Posteriormente, proponemos un análisis funcional de las regiones específicas identificadas en cada uno de estos genomas.

En este proyecto se aborda el estudio del control biológico de la podredumbre blanca del aguacate causada por el hongo Rosellinia necatrix mediante el análisis de los distintos componentes de este sistema, así como sus interacciones multitroficas, empleando estrategias diferentes, pero destacando las aproximaciones genómicas. Se analizan los factores de virulencia del patógeno, las bases moleculares de los mecanismos de acción de agentes de biocontrol bacterianos y fungicos (antagonismo, colonización, micoparasitismo,…), el empleo de estrategias compatibles con la agricultura ecologica como son las enmiendas organicas, para finalmente estudiar la respuesta de la planta mediante la construcción de aguacates transgenicos.