Investigadores analizan el desempeño de una bacteria en la lucha contra la roya del café

Un nuevo estudio analizó el potencial de una bacteria para el control biológico del hongo Hemileia vastatrix, responsable de la roya del café, un gran desafío para los caficultores brasileños. Se publica un artículo sobre el estudio en la revista Microbiología BMC.

Los síntomas de la roya del café son manchas amarillas como marcas de quemaduras en las hojas de la planta. La enfermedad afecta la fotosíntesis, causando que el follaje se marchite e impidiendo que las cerezas productoras de frijoles crezcan hasta que el árbol parezca un esqueleto. Por lo general, se controla mediante el uso de pesticidas a base de cobre, que pueden tener efectos adversos en el medio ambiente.

«Este fue un estudio científico fundamental, en el que buscamos comprender el comportamiento de las bacterias que habitan en las hojas de los cafetos. Primero, hay varios compuestos que son dañinos para las bacterias y pueden usarse para atacarlas», dijo Jorge Maurício Costa. Mondego, autor final del artículo.

«En segundo lugar, las hojas son ambientes que experimentan presiones ambientales significativas, como la luz del sol y la lluvia. Queríamos entender cómo las bacterias que viven en las hojas de café pueden resistir tanto los compuestos producidos por la planta de café como las limitaciones de la lluvia y el sol. ,» él dijo. .

Además de este frente científico fundamental, el estudio también abordó los desafíos de las ciencias aplicadas. Los investigadores se propusieron averiguar si las bacterias que habitan en las hojas del café pueden combatir el hongo que causa la roya del café. El primer paso fue identificar las etiquetas de secuencia expresada (EST) de Coffea arabica y C. canephora producidas por el Proyecto Genoma del Café de Brasil (Projeto Genoma EST-Café).

“Fui el primer autor, junto a Ramón Vidal, profesor de la UNICAMP, de un artículo en el que recopilamos las secuencias expresadas por C. arabica. publicado en 2011. Todavía no estábamos pensando en términos de metagenómica, pero lo hicimos, más o menos accidentalmente”, dijo Mondego.

Metagenómica accidental

Los investigadores encontraron secuencias que consideraron contaminantes en medio de las EST de la hoja de café. «Tomamos estas secuencias, las ingresamos en la base de datos y concluimos que parecían ser de Pseudomonas spp, un género de bacterias», dijo Mondego. “Eso estimuló la curiosidad de nuestro grupo de investigación, que estaba dirigido por Gonçalo Pereira, también profesor de la UNICAMP. Nos preguntamos: «¿Y si hubiéramos hecho la metagenómica sin querer? ¿Estas bacterias realmente viven en las hojas del café?»

En ese momento, Mondego ya era investigador del IAC. Unos años más tarde, pudo trabajar con Leandro Pio de Sousa, el primer autor del artículo publicado en Microbiología BMC. Sousa era un estudiante que tenía una beca de iniciación a las ciencias y ahora tiene un doctorado. en genética y Biología Molecular por la UNICAMP.

“Invité a Leandro a trabajar conmigo en este estudio, que fue diseñado para ver si las Pseudomonas realmente viven en las hojas del café. De ser así, se confirmarían los hallazgos anteriores. Él accedió de inmediato”, dijo Mondego.

Aislaron la bacteria de las hojas de café y las pusieron en un medio de cultivo. Abajo luz ultravioleta, es posible caracterizar Pseudomonas, que tiene una apariencia morada y se puede seleccionar fácilmente del medio. «Recolectamos las bacterias, extrajimos su ADN y secuenciamos una, a la que llamamos MN1F», dijo.

Hicieron varios descubrimientos interesantes sobre MN1F, que tiene un sistema de secreción que refleja su necesidad de sobrevivir en un entorno hostil lleno de hongos y otras bacterias. «El sistema de secreción produce compuestos antibacterianos y antifúngicos. Esto sugiere que podría usarse para el control biológico», dijo Mondego. También detectaron una serie de proteínas asociadas con la protección contra el estrés hídrico.

El siguiente paso fueron los experimentos fisiológicos, en los que se cultivaron bacterias en diferentes medios para confirmar las observaciones de los investigadores sobre el genoma. «Los experimentos biológicos demostraron que varias inferencias eran correctas. Demostramos que la bacteria tiene una capacidad considerable para resistir la alta presión osmótica, que puede considerarse análoga a los efectos de la sequía en café hojas”, explicó Mondego. “Además, el MN1F es capaz de degradar compuestos fenólicos que pueden ser perjudiciales para él. Descompone estos compuestos vegetales y los convierte en material para su propia supervivencia».

Luego, los investigadores realizaron una batería de pruebas para averiguar si el MN1F podría usarse para control biológicoprevenir o inhibir el desarrollo de H. vastatrix, el hongo que causa roya del cafe. Las pruebas se realizaron en condiciones de invernadero y laboratorio, incluyendo un intento de inhibir la germinación in vitro del hongo. En todos los experimentos, se encontró que la bacteria podía inhibir el desarrollo de esporas (unidades reproductivas) y micelio (la red filamentosa que contiene el material genético del hongo).