Les plantes també es vacunen

Les vacunes per a plantes són capaços d’activar les defenses naturals de cada individu i aquesta resposta defensiva pot ser utilitzada com una consistent estratègia preventiva davant de formes patògenes de fongs, bacteris i virus vegetals. Aquest nou camp d’investigació ha valgut als científics de la spin-off espanyola Plant Response Biotech el premi Most Innovative European Biotech SME Awards (EuropaBio 2016).

En aquests últims anys s’han dissenyat i comercialitzat un reduït nombre de vacunes destinades a plantes basades en una resposta d’ampli espectre. Aquestes noves estratègies de lluita contra patògens vegetals han d’escriure el futur proper de la innovació.

Una de les empreses pioneres en aquest sector es troba a la Comunitat Valenciana

Les investigacions actuals permetran un alta selectivitat contra diferents agents patògens en el futur proper, l’absència d’efectes no desitjats fa que s’integren perfectament amb el medi natural, evitant l’impacte negatiu de l’ús de plaguicides tradicionals. Una de les empreses pioneres en aquest sector es troba a la Comunitat Valenciana, Lida Plant Research, i ha estat la primera empresa nacional de biotecnologia verda i blanca a registrar una vacuna vegetal com fitosanitari de baix risc.

Immunologia compartida per plantes i mamífers

Encara que per a molts resultarà estrany, hi ha una similitud funcional en els sistemes de defensa que les plantes posseeixen i els mecanismes immunològics propis de mamífers, i en particular els que anomenem d’immunitat innata. Aquests mecanismes de defensa immunològics, tant en plantes com en animals, són de naturalesa induïble, és a dir, quan activem determinats receptors de la cèl·lula vegetal (PRRS, Pattern Recognition Receptor) es desencadenen les defenses naturals en plantes, que permeten fer front a un agent patogen, amb la finalitat última de mitigar i limitar la infecció sobre la planta.

L’activació d’aquests receptors (dianes de vacunes) és intervinguda per determinades molècules presents en bacteris, fongs i virus, que generen una resposta defensiva generalitzada en tota la planta i no només en el teixit on ha estat activat el receptor (resposta sistèmica). Aquestes molècules presents en patogens, des d’una perspectiva evolutiva, apareixen molt conservades pel seu paper rellevant en la biologia d’aquests organismes. En aquest sentit, s’ha comprovat que en algunes ocasions la mateixa molècula o regió d’una molècula que indueix els mecanismes de defensa en plantes també ho fa en humans.

Dissenyant vacunes vegetals

Per estimular les defenses naturals i induir immunitat a la planta, aquestes vacunes poden utilitzar en el seu disseny biomolècules genèricament anomenes elicitores, actualment conegudes com PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns). Aquests elicitores varien depenent de l’agent causal de malaltia contra el qual anem a immunitzar la planta. En cas de virus patògens s’han utilitzat virus atenuats o elements estructurals del seu embolcall. Aquest seria el cas del virus del mosaic del cogombre dolç (PepMV) per al qual s’ha dissenyat una vacuna amb virus atenuats que permet immunitzar la planta. L’administració d’aquesta vacuna no reproduirà a la planta els símptomes de la malaltia i induirà en ella un estat d’immunització que li permetrà sobreviure al virus.

L’aplicació d’aquestes vacunes sobre la planta es pot realitzar sobre la superfície foliar o en sòl, per contacte amb el sistema radicular de la planta

Des d’una perspectiva agronòmica, això suposa salvar una gran part de la producció quan el virus entra en contacte amb els cultius. De la mateixa manera ocorre en el disseny de vacunes contra bacteris i fongs patògens. En el cas de vacunes dissenyades per patògens de naturalesa bacteriana, s’utilitzen de forma reeixida derivats de lipopolisacàrids i petidoglicanos (components de la paret bacteriana), així com derivats de quitina en la lluita contra fongs patògens, molècula també present en paret cel·lular dels fongs.

En altres ocasions pot realitzar-se un còctel d’aquests elicitores (quito-oligosacàrids i oligogalacturònics) com els utilitzats en la lluita contra Uncinula necator i altres fongs responsables de la malaltia tipus oïdi en plantes. Mitjançant el procediment de vacunació inoculem aquests compostos a les plantes d’aquesta manera fem veure que el patogen complet inicia la colonització de teixit vegetal disposat a desenvolupar un procés infectiu i la seua conseqüent malaltia. L’aplicació d’aquestes vacunes sobre la planta es pot realitzar sobre la superfície foliar o en sòl, per contacte amb el sistema radicular de la planta.

La resposta de les plantes

Aquestes vacunes indueixen a tota la planta i cadascuna de les seues cèl·lules i teixits un estat d’immunització enfront del patogen però no només en el punt on s’ha inoculat la vacuna. La resposta de la planta a aquestes vacunes s’inicia de forma primerenca als pocs minuts de ser aplicada i la seua eficàcia es constata al cap de pocs dies.

Per consolidar els nous mètodes de lluita contra patogens hem aprofundir en els sistemes i mecanismes moleculars de defensa i immunitat vegetal

Aquesta resposta generalitzada de defensa a la planta (Resistència Sistèmica Adquirida, SAR) té un especial interès agronòmic en el control dels agents patògens en agrosistemes, evitant les infeccions posteriors, que s’inicien en altres teixits de la planta allunyats del focus inicial, i independentment de ser una regió aèria o subterrània.

Aquests nous models de lluita contra els patogens protagonitzaran el futur, però per a la seua consolidació hem aprofundir en els sistemes i mecanismes moleculars de defensa i immunitat vegetal. Són notables les diferències entre aquestes noves propostes preventives i els mètodes tradicionals de control de plagues basats en plaguicides amb una potent petjada ambiental, que contribueixen de forma intensa a la degradació del medi natural i interaccionen de forma permanent amb els elements de major fragilitat dels ecosistemes.

Hem de considerar que, des de l’àmbit de seguretat alimentària, es podria eliminar l’ús de plaguicides en fase de collita i en definitiva, mitigar la presència de residus sobre el producte agrícola final tal com es mostra a la taula de dalt.

D’altra banda, els costos d’aplicació varien de forma substancial, sent les fito-vacunes molt competitives en termes de rendibilitat general. Veurem com s’incorporen al món agrícola aquestes noves solucions enfront de patògens d’interès.