El arroz (Oryza sativa L) es el cereal mundialmente más utilizado para la alimentación humana y el segundo más producido en el mundo, por detrás del maíz. Sin embargo, la producción de arroz está gravemente amenazada por la piriculariosis, una enfermedad fúngica que se ha reportado en más de 80 países de todos los continentes, incluidas las zonas de cultivo de casi todas las regiones productoras de España (Andalucía, Extremadura, Cataluña, Valencia, etc.).
Un estudio recientemente publicado en la revista Rice y liderado por Blanca San Segundo, investigadora CSIC en el CRAG, ha revelado que el aporte de hierro a la planta de arroz por un periodo corto de tiempo aumenta la resistencia a la infección por el hongo Magnaporthe oryzae, el agente causante de la enfermedad más común en este cultivo, conocida como piriculariosis (o tizón del arroz), y que genera grandes pérdidas de producción a nivel mundial.
El hierro es un nutriente esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Aunque es un elemento abundante en la mayoria de suelos agrícolas, su disponibilidad para los cultivos puede ser baja. En función de las características del suelo, el hierro se encuentra en su forma insoluble o soluble, y por lo tanto la planta lo puede absorber de una forma más o menos eficaz. Además, tanto una deficiencia como un exceso de hierro pueden llegar a ser tóxicos para la planta. Así pues, el control preciso de la cantidad de hierro así como su biodisponibilidad resultan ser cruciales para el correcto crecimiento y productividad de los cultivos.
Usando métodos de secuenciación de RNA, que permiten analizar el nivel de expresión de diferentes genes, el equipo investigador del CRAG ha detectado la activación de varios genes relacionados con las defensas de la plantas cuando las plantas de arroz se crecen con aporte de hierro durante un corto periodo de tiempo. Así mismo, la presencia de hierro incrementa la producción de fitoalexinas, unas moléculas conocidas por su actividad antifúngica, capaces de inhibir el crecimiento del hongo Magnaporthe oryzae. Así, pues, se ha podido demostrar que un tratamiento moderado con hierro activa el sistema inmune innato de la planta de arroz.
Este trabajo revela que, en condiciones de infección, en las hojas de plantas tratadas con hierro se observa una acumulación tanto de especies reactivas de oxígeno o ROS (del inglés reactive oxygen species) como también de hierro en regiones muy localizadas de la hoja infectada, que corresponden a los puntos de entrada del hongo. Esto desencadena un proceso de muerte celular controlada en células de la planta, conocido como ferroptosis, que contribuye a limitar la progresión del hongo hacia otros tejidos y por lo tanto la infección es controlada por la propia planta.
“La respuesta de suicidio celular o ferroptosis se ha descrito en variedades de arroz resistentes a la infección por M. oryzae (interacciones incompatibles). Sin embargo, es la primera vez que se observa esta respuesta en plantas de arroz que son susceptibles a la infección por este hongo como resultado del tratamiento con hierro. El hierro tiene una función potenciadora de la respuesta immune en la planta de arroz”, comenta Blanca San Segundo, investigadora que ha liderado la investigación.
Estudios previos del mismo grupo ya apuntaban que los nutrientes podían tener un papel clave en la resistencia o susceptibilidad de infección por este hongo. El mismo equipo investigador publicó en el 2020 que el exceso de fosfato, como consecuencia del uso excesivo de fertilizantes fosfatados, tiene el efecto contrario ya que hace que las plantas de arroz sean más suceptibles a la infección por el mismo hongo.
Entender la relación entre el aporte de nutrientes (macronutrientes y micronutrientes) y la respuesta de defensa de la planta frente a patógenos puede ser de gran utilidad a la hora de diseñar nuevas estrategias de protección frente a la enfermedad de la piriculariosis y evitar así las grandes pérdidas que éste ocasiona. Al mismo tiempo este conocimiento permitirá establecer prácticas para el cultivo del arroz más sostenibles, que ayuden a limitar el uso de agroquímicos (fertilizantes y pesticidas).
