Las plantas también se vacunan

Las vacunas para plantas son capaces de activar las defensas naturales de cada individuo, y esta respuesta defensiva puede ser utilizada como una consistente estrategia preventiva frente a formas patógenas de hongos, bacterias y virus vegetales. Este novedoso campo de investigación ha valido a los científicos de la spin-off española Plant Response Biotech el premio Most Innovative European Biotech SME Awards (EuropaBio 2016).

En estos últimos años se han diseñado y comercializado un reducido número de vacunas destinadas a plantas basadas en una respuesta de amplio espectro. Estas novedosas estrategias de lucha contra patógenos vegetales han de escribir el futuro en los próximos años.

Una de las empresas pioneras en este sector se encuentra en la Comunidad Valenciana

Las investigaciones actuales permitirán alta selectividad contra diferentes agentes patógenos en el futuro cercano, la ausencia de efectos no deseados hace que se integren perfectamente con el medio natural, evitando el impacto negativo del uso de plaguicidas tradicionales. Una de las empresas pioneras en este sector se encuentra en la Comunidad Valenciana, Lida Plant Research, y ha sido la primera empresa nacional de biotecnología verde y blanca en registrar una vacuna vegetal como fitosanitario de bajo riesgo.

Inmunilogía compartida por plantas y mamíferos

Aunque para muchos resultará extraño, existe una similitud funcional en los sistemas de defensa que las plantas poseen y los mecanismos inmunológicos propios de mamíferos, y en particular los que denominamos de inmunidad innata. Estos mecanismos de defensa inmunológicos, tanto en plantas como en animales, son de naturaleza inducible, es decir, cuando activamos determinados receptores de la célula vegetal (PRRs, Pattern Recognition Receptor) se desencadenan las defensas naturales en plantas, que permiten hacer frente a un agente patógeno, con la finalidad última de mitigar y limitar la infección sobre la planta.

La activación de estos receptores (dianas de vacunas) es mediada por determinadas moléculas presentes en bacterias, hongos y virus, que generan una respuesta defensiva generalizada en toda la planta y no solo en el tejido donde ha sido activado el receptor (respuesta sistémica). Estas moléculas presentes en patógenos, desde una perspectiva evolutiva, aparecen muy conservadas por su papel relevante en la biología de estos organismos. En este sentido, se ha comprobado que en algunas ocasiones la misma molécula o región de una molécula que induce los mecanismos de defensa en plantas también lo hace en humanos.

Diseñando vacunas vegetales

Para estimular las defensas naturales e inducir inmunidad en la planta, estas vacunas pueden utilizar en su diseño biomoléculas genéricamente denominas elicitores, actualmente conocidas como PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns). Estos elicitores varían dependiendo del agente causal de enfermedad contra el que vamos a inmunizar a la planta. En caso de virus patógenos se han utilizado virus atenuados o elementos estructurales de su envoltura. Este sería el caso del virus del mosaico del pepino dulce (PepMV) para el que se ha diseñado una vacuna con virus atenuados que permite inmunizar la planta. La administración de esta vacuna no reproducirá en la planta los síntomas de la enfermedad e inducirá en ella un estado de inmunización que le permitirá sobrevivir al virus.

La aplicación de estas vacunas sobre la planta se puede realizar sobre la superficie foliar o en suelo, por contacto con el sistema radicular de la planta

Desde una perspectiva agronómica, esto supone salvar una gran parte de la producción cuando el virus entra en contacto con los cultivos. De igual forma ocurre en el diseño de vacunas contra bacterias y hongos patógenos. En el caso de vacunas diseñadas para patógenos de naturaleza bacteriana, se utilizan de forma exitosa derivados de lipopolisacaridos y petidoglicanos (componentes de la pared bacteriana), así como derivados de quitina en la lucha contra hongos patógenos, molécula también presente en pared celular de los hongos.

En otras ocasiones puede realizarse un cocktail de estos elicitores (quito-oligosacáridos y oligogalacturónidos) como los utilizados en la lucha contra Uncinula necator y otros hongos responsables de la enfermedad tipo oídio en plantas. Mediante el procedimiento de vacunación inoculamos estos compuestos a las plantas de esta forma simulamos que el patógeno completo inicia la colonización de tejido vegetal dispuesto a desarrollar un proceso infectivo y su consecuente enfermedad. La aplicación de estas vacunas sobre la planta se puede realizar sobre la superficie foliar o en suelo, por contacto con el sistema radicular de la planta.

La respuesta de las plantas

Estas vacunas inducen en toda la planta y cada una de sus células y tejidos un estado de inmunización frente al patógeno pero no sólo en el punto donde se ha inoculado la vacuna. La respuesta de la planta a estas vacunas se inicia de forma temprana a los pocos minutos de ser aplicada y su eficacia se constata a los pocos días.

Para consolidar los nuevos métodos de lucha contra patógenos debemos ahondar en los sistemas y mecanismos moleculares de defensa e inmunidad vegetal

Esta respuesta generalizada de defensa en la planta (Resistencia Sistémica Adquirida, SAR) tiene un especial interés agronómico en el control de los agentes patógenos en agrosistemas, evitando las infecciones posteriores, que se inician en otros tejidos de la planta alejados del foco inicial, e independientemente de ser una región aérea o subterránea.

Estos nuevos modelos de lucha contra los patógenos protagonizarán el futuro, pero para su consolidación debemos ahondar en los sistemas y mecanismos moleculares de defensa e inmunidad vegetal. Son notables las diferencias entre estas novedosas propuestas preventivas y los métodos tradicionales de control de plagas basados en plaguicidas con una potente huella ambiental, que contribuyen de forma intensa a la degradación del medio natural e interaccionan de forma permanente con los elementos de mayor fragilidad de los ecosistemas.

Debemos considerar que, desde el ámbito de seguridad alimentaria, se podría eliminar el uso de plaguicidas en fase de cosecha y en definitiva, mitigar la presencia de residuos sobre el producto agrícola final tal y como se muestra en la tabla de arriba.

Por otra parte, los costos de aplicación varían de forma sustancial, siendo las fitovacunas muy competitivas en términos de rentabilidad general. Esperemos y vayamos viendo cómo se incorporan al mundo agrícola estas nuevas soluciones frente a patógenos de interés.