¿Qué permite a Penicillium expansum infectar a las manzanas?

Un gen de la superfamilia de las enzimas glucósidos hidrolasas juega un papel importante en el desarrollo y la patogenicidad del Penicillium expansum en manzanas

Por Beatriz Riverón, Bioquímico farmacéutica

  La manzana (Malus domestica familia Rosaceae) es una fruta sabrosa y nutritiva, consumida por muchas personas en todo el mundo y disponible todo el año en los mercados. Sin embargo, esta fruta es vulnerable al daño mecánico, lo que resulta en heridas que producen condiciones favorables para las infecciones por patógenos. Esta alta susceptibilidad a los patógenos poscosecha aumenta la aparición de pudrición de las manzanas durante el transporte y el almacenamiento. Sin ningún tratamiento previo, la tasa de podredumbre se reporta hasta en un 25 %. Los principales patógenos que causan la pudrición poscosecha de la manzana incluyen el moho azul, el moho gris, la podredumbre marrón y la podredumbre negra. Entre ellos, el moho azul, causado por Penicillium expansum, es una de las enfermedades más graves, provocando enormes pérdidas productivas y económicas. El género fúngico Penicillium (ascomiceto) contiene aproximadamente 350 especies reconocidas que se propagan por todo el mundo y ocurren en alimentos diversificados. P. expansum es un patógeno fúngico necrotrófico con una amplia gama de huéspedes que puede infectar muchas frutas. La interacción entre los hongos necrotróficos y la planta huésped implica un reconocimiento sofisticado de patógenos y redes de señalización complejas. Generalmente, inician su proceso de infección inmediatamente después de que las esporas contactan al huésped susceptible.  

Los genes detrás de las enzimas involucradas en la infección

Durante la patogénesis en la planta, las enzimas hidrolíticas de los hongos son factores críticos que degradan las macromoléculas y modifican los metabolitos secundarios de la planta huésped de modo a asimilarlos para su crecimiento. Estas enzimas incluyen principalmente poligalacturonasas, pectinasas, celulasas, glucanasas y xiloglucanasas, que descomponen los polímeros carbohidratos de la pared celular de las plantas y ofrecen nutrientes al patógeno, promoviendo la invasión de los tejidos vegetales. La participación directa de los genes de estas enzimas en la patogénesis de las plantas se ha demostrado mediante la eliminación de genes específicos. La deleción del gen xyn11A de Botrytis cinerea redujo el tamaño de la lesión en más del 70 % en las bayas de uva (Vitis vinifera). Estudios mostraron que el gen de la endoxilanasa xynB podría ser un factor patógeno potencial de Xanthomonas oryzae pv oryzae. De igual manera, el gen CcpelA que codifica la enzima pectato liasa de Colletotrichum coccodes puede ser el responsable de su patogenicidad en frutos de tomate verde. Y también fue demostrado que la enzima glucósido hidrolasa 12 es un factor patogénico crítico de Phytophthora sojae, un oomiceto patógeno que causa la pudrición del tallo y de la raíz de la soja y es una de las principales causas de las pérdidas de las cosechas de esta leguminosa.  

El gen detrás de la capacidad patogénica de Penicillium expansum en manzanas

Penicillium expansum es un importante patógeno poscosecha de frutas pomáceas que causa un deterioro masivo de las frutas almacenadas y grandes pérdidas económicas. Científicos identificaron un gen esencial de P. expansum e investigaron su efecto en la infección de manzanas. El análisis de secuenciación de ARN y Cytoscape* identificó PeBgl1, un gen que tiene una alta homología con la superfamilia de glucósidos hidrolasas de este hongo. Se generaron cepas complementarias y eliminatorias del gen para investigar sus posibles funciones. El resultado de estudios con los mutantes “knockout” del gen PeBgl1 (con el gen eliminado o inactivado) probó que afecta la morfología de la colonia, especialmente el color, y retrasa el crecimiento de P. expansum tanto in vivo como in vitro. Su deleción, también disminuye la patogenicidad de P. expansum. En base a estos resultados, se concluyó que PeBgl1 es responsable del crecimiento y la patogenicidad en P. expansum en manzanas.   *Cytoscape es una plataforma de software de código abierto para visualizar redes de interacción molecular y vías biológicas e integrar estas redes con anotaciones, perfiles de expresión génica y otros datos. Aunque Cytoscape se diseñó originalmente para la investigación biológica, ahora es una plataforma general para el análisis y la visualización de redes complejas. La distribución principal de Cytoscape proporciona un conjunto básico de funciones para la integración, el análisis y la visualización de datos. Las funciones adicionales están disponibles como aplicaciones (anteriormente llamados complementos). Las aplicaciones están disponibles para análisis de perfiles moleculares y de redes, nuevos diseños, compatibilidad con formatos de archivo adicionales, secuencias de comandos y conexión con bases de datos. Pueden ser desarrollados por cualquier persona que utilice la API abierta de Cytoscape basada en la tecnología Java™. La mayoría de las aplicaciones está disponible gratuitamente en la tienda de aplicaciones Cytoscape.  

Fuentes

Luciano-Rosario , D.;   Keller , N. P.;  Jurick, W. M. 2nd  (2020). Penicillium expansum: biology, omics, and management tools for a global postharvest pathogen causing blue mould of pome fruit. Mol Plant Pathol, 21(11):1391-1404. Xu , M.;  Zhang , Q.;  Dhanasekaran , S.;  Godana , E. A.;  Zhang , X.;  Yang , Q.;   Zhao , L.;  Zhang, H.  (2022). The necrosis-inducing protein (NIP) gene contributes to Penicillium expansum virulence during postharvest pear infection. Food Res Int,158:111562. Wang , K.;  Ngea , G. L. N.;  Godana , E. A.;  Shi , Y.;  Lanhuang , B.;   Zhang , X.;  Zhao , L.;  Yang , Q.;   Wang , S.;  Zhang, H. (2021). Recent advances in Penicillium expansum infection mechanisms and current methods in controlling P. expansum in postharvest apples. Crit Rev Food Sci Nutr, 1-14. Wang, K.; Zheng, X.; Su, Y.; Lu, Y.; Yang, Q.; Shi, Y.; Lanhuang, B.; Zhang, X.;   Zhao, L.; Godana, E. A.; Dhanasekaran, S.; Ngea, G. L. N.; Zhang, H. (2023). A glycoside hydrolase superfamily gene plays a major role in Penicillium expansum growth and pathogenicity in apples. Postharvest Biology and Technology,198: 112228. https://cytoscape.org/what_is_cytoscape.html Imagen https://www.cleanbiotec.com/es/la-podredumbre-azul-de-la-manzana-y-la-pera-moho-azul/