Miquel Barberà (izquierda) y David Martínez (derecha).

Un equipo internacional en el que participan Miquel Barberà y David Martínez,
investigadores del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), centro de
investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat
de València, ha descifrado el genoma de la filoxera que arrasó las viñas europeas en el
siglo XIX. El estudio aparece publicado en la revista BMC Biology.
El trabajo confirma que la plaga proviene de América del Norte y muy probablemente
de poblaciones silvestres ubicadas a lo largo del curso superior del río Misisipi. Las
conclusiones del estudio han ayudado a reconstruir la invasión biológica que
desencadenó las plagas mortales sobre las viñas europeas el siglo XIX, como también a
avanzar en las estrategias para mejorar la productividad en viticultura.
La secuenciación del nuevo genoma ha sido impulsada por el consorcio internacional –
más de setenta expertos de ocho países de todo el mundo– creado en 2011 y liderado
desde el Instituto Nacional de Agricultura (INRAE) de Francia. El trabajo también tiene
el apoyo técnico de la plataforma INRAE-BIPAA que ha facilitado el acceso a recursos
genómicos sobre insectos asociados a agroecosistemas. El estudio cuenta también con
la participación de científicos del Institut de Recerca de la Biodiversitat IRBio
(Universitat de Barcelona), del Centre de Regulació Genòmica (CRG) de Catalunya y de
la Universitat Pompeu Fabra.
El trabajo de los expertos del I2SysBio se ha centrado en la anotación de una serie de
genes relacionados con el ritmo circadiano –un tipo de biorritmo– y con la inducción
de la fase sexual. “Se trata de genes implicados en la fotorrecepción, así como de
genes candidatos a desencadenar una respuesta adecuada a determinados cambios
ambientales que producen modificaciones en el ciclo vital”, detalla David Martínez,
investigador en el I2SysBio y uno de los firmantes del artículo. Tanto Martínez como
Miquel Barberà han dedicado los últimos años de investigación a identificar y
caracterizar genes relacionados con el ciclo biológico de los pulgones, y contribuyeron
hace diez años en la secuenciación y publicación del genoma del Acyrthosiphon pisum.
“Las filoxeras son insectos emparentados con los pulgones y comparten con ellos un
ciclo vital complejo, con los que pueden compartir mecanismos moleculares de control
de sus ciclos vitales”. De ahí la participación de los investigadores del I2SysBio en el
desciframiento del genoma de la filoxera.
Filoxera: de las orillas del Misisipi a las viñas francesas
La filoxera (Daktulosphaira vitifoliae) es un insecto hemíptero de la familia de los
filoxéridos que se nutre de la savia que obtiene de las raíces de las viñas. Descrita por
primera vez en el año 1854 por el entomólogo Asa Fitch en los Estados Unidos, originó
unos primeros brotes de infección en Francia en 1863 hasta que fue identificada
definitivamente en 1868 por Bazille, Planchon y Sahut, miembros de la Sociedad de
Agricultura de Hérault en Montpellier. El intenso comercio de viñas entre Estados
Unidos y Europa podría haber sido la puerta de entrada accidental del insecto, que se
extendió de manera inexorable por Francia –el país más afectado por la plaga– y por
otros territorios europeos.
Una nueva familia génica con más de 2.700 genes
Los análisis de la secuencia genómica del ADN nuclear de la filoxera revelan la
existencia de la mayor familia génica jamás identificada en un genoma, con cerca de
2.700 genes cuando raramente se superan los 200, que representaría un 10% del
genoma del insecto.
Estos genes, probablemente esenciales para las interacciones entre la filoxera y la viña,
codifican las proteínas secretadas pequeñas, conocidas como efectores, que podrían
intervenir en la desactivación de las defensas básicas de la planta. En las viñas de la
región de origen, la coevolución entre planta y plaga habría permitido la resistencia de
las viñas al insecto. Por contra, las viñas cultivadas en Europa no tenían un sistema de
defensa adaptado para alejar la amenaza de la nueva plaga y su cóctel letal de
efectores.
El trabajo publicado también confirma que la filoxera que invadió Europa procede de la
especie Vitis riparia, un tipo salvaje de viña americana.
De la investigación básica a la mejora de la producción vitivinícola
Desde una vertiente aplicada, la información genómica del nuevo estudio permitirá
potenciar la mejora genética en la práctica de la viticultura. Así pues, un mejor
conocimiento de la evolución y los mecanismos de acción de la nueva familia de genes
efectores ayudará a diseñar estrategias que bloquean su acción mediante
intervenciones sobre la planta o el parásito.
Rispe, C., Legeai, F., Nabity, P.D. et al. The genome sequence of the grape phylloxera
provides insights into the evolution, adaptation, and invasion routes of an iconic pest.
BMC Biol 18, 90 (2020). https://doi.org/10.1186/s12915-020-00820-5

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