Efectos de la luz en la fisiología del hongo causante del moho gris

La luz es un factor ambiental esencial para los organismos vivos en la Tierra, no solo como la principal fuente de energía sino también como una señal informativa para la orientación. 

La luz también influye en los hongos

Como organismos sésiles, las especies de hongos pueden usar la luz como señales para evaluar el estado de su entorno circundante e impulsar el comportamiento adaptativo. 

Las respuestas fisiológicas mejor caracterizadas reguladas por la luz en los hongos incluyen programas de desarrollo, llamados fotomorfogénesis. Las decisiones de muchos hongos, desde el crecimiento vegetativo hasta las etapas asexual o sexual, dependen en gran medida de la luz, todos los cuales son aspectos importantes para la supervivencia y dispersión de las especies en los ecosistemas. 

En la actualidad, se reconoce que la luz es un estímulo ambiental que varios hongos patógenos utilizan para ajustar su virulencia y lograr el máximo éxito de la infección.

Dado el papel de la luz en el ciclo de vida de los hongos patógenos, comprender los mecanismos subyacentes a la fotobiología fúngica es de interés práctico debido al potencial de controlar las enfermedades fúngicas en la naturaleza.

Botrytis cinerea, un hongo particularmente fotosensible

Botrytis cinerea (Ascomycota) es un hongo fitopatógeno devastador que causa grandes pérdidas a muchos cultivos hortícolas. Fotosensible típico, causa el moho gris en más de 1400 especies de plantas, particularmente en frutas y verduras frescas, lo que representa una importante amenaza de deterioración como, por las micotoxinas secretadas, un mal para la salud pública y la seguridad alimentaria.

Debido a su importancia económica y la disponibilidad de secuencias genómicas, B. cinerea ha servido como un modelo importante para estudiar los hongos patógenos necrotróficos. 

El ciclo de vida de Botrytis

B. cinerea inicia su ciclo de vida patógeno formando conidios asexuales cuando se expone a la luz. Tras la dispersión por el aire, los conidios se adhieren a la superficie del huésped y germinan para formar hifas vegetativas ramificadas que penetran en sus células. 

Una vez que se produce la penetración exitosa, este patógeno necrotrófico mata las células del huésped y adquiere nutrientes de los tejidos muertos para el crecimiento y la reproducción.

El ciclo de infección culmina con una transición de desarrollo desde el crecimiento vegetativo hasta la producción de nuevos conidios para la infección secundaria, o esclerocios, estructuras de resistencia y supervivencia. 

Sólo las hifas expuestas al aire producen conidios

Como la transición morfológica puede ser energéticamente costosa, es probable que exista una importante ventaja selectiva de que los conidios se produzcan solo en hifas expuestas al aire para que puedan dispersarse fácilmente en el medio ambiente, mientras que los esclerocios se producen comúnmente solo dentro de los tejidos muertos del huésped. 

Durante el ciclo de infección, este hongo utiliza principalmente señales de luz circundantes para obtener información sobre si se encuentra dentro de un huésped, en el suelo o expuesto al aire, lo que ayuda a tomar decisiones sobre si producir conidios o esclerocios. 

Además, la luz también afecta el crecimiento vegetativo, la germinación de esporas, la virulencia, la respuesta al estrés y el metabolismo secundario de B. cinerea, de modo que pasa por diferentes etapas de sus ciclos de vida en las diferentes circunstancias ambientales.

La luz, captada por los fotorreceptores, induce cambios fisiológicos

Cuando los fotorreceptores de los hongos perciben la luz, las señales luminosas se transducen secuencialmente a una serie de intermediarios posteriores, lo que provoca cambios en los programas transcripcionales y, finalmente, cambios fisiológicos.

En los últimos años, varios estudios genómicos han identificado muchos componentes de señalización luminosa, incluidos varios genes que codifican fotorreceptores y genes sensibles a la luz en hongos. Mediante un análisis de todo el genoma de la respuesta transcripcional a la luz, se descubrió que una gran cantidad de genes en B. cinerea se expresan de manera significativamente diferenciada. 

Genes que responden a la luz

Se ha demostrado que algunos de estos genes de B. cinerea que responden rápidamente a la luz, como BcWCL1, BcLTF1, BcLTF2, BcLTF3, Bcmads1 y BcFRQ1, se regulan diferentemente dependiendo de la luz. 

Recientemente, fue identificado un nuevo gen sensible a la luz, BcCfaS, que codifica una enzima sintetasa que cataliza la síntesis de fosfolípidos grasos de acil ciclopropano. 

Tambien, BcCfaS controla la conidiación y el desarrollo esclerocial principalmente regulando la síntesis de metil jasmonato, lo que implica que la fotomorfogénesis fúngica y la biosíntesis de metabolitos secundarios pueden estar estrechamente relacionadas.

Luz y metabolitos secundarios

Los hongos poseen la capacidad de producir una enorme cantidad de metabolitos secundarios, algunos de los cuales han sido ampliamente utilizados en la agricultura, y las industrias alimentaria y farmacéutica.

B. cinerea tiene la capacidad de producir varios tipos de metabolitos secundarios, por su riqueza de genes que codifican varias enzimas clave del metabolismo secundario. 

En una investigación actual, se compararon los perfiles de metabolitos de B. cinerea cultivados en diferentes condiciones de luz y oscuridad mediante metabolómica. Los resultados indicaron que la composición de metabolitos de B. cinerea muestra un comportamiento significativo en diferentes condiciones de luz o en diferentes etapas de desarrollo. 

Metabolitos biomarcadores de conidios y esclerocios

Además, se demostró que la luz tiene efectos importantes en la composición de los metabolitos de B. cinerea, y se consideró que algunos metabolitos son biomarcadores de conidios y esclerocios. 

Se identificaron 6 metabolitos fuertemente inducidos por la luz, entre los que el ácido ferúlico tuvo un efecto significativo en la fotomorfogénesis de B. cinerea.

La formación de esclerocios implica más reordenamiento de metabolitos que la de conidios. 

Utilidad de conocer los efectos de la luz

Los hallados en este estudio ayudan a comprender mejor el mecanismo de respuesta a la luz de B. cinerea a nivel metabólico y sientan las bases para el control de las enfermedades fúngicas. Además, brindan una nueva perspectiva y evidencia para comprender el proceso fotomorfogenético de B. cinerea a nivel metabólico.

Fuentes

Li, G.; Lu, S.;  Liu, Y.;  Zhou,Y.;   Deng   J.;  Li, B.;  Tian, S.; Zhang, Z. (2024).
Comparative metabolomics analysis reveals specific metabolites associated with the photomorphogenesis of Botrytis cinerea
Postharvest Biology and Technology, 218: 2024.

Imágenes

https://www.zerimarlaboratoire.com/es/post/botrytis-el-hongo-de-la-podredumbre-gris-de-los-cultivos   Acceso el 19/10/2024.