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La Universidad Politécnica de Valencia crea 'plantas centinelas' que detectan virus, brillan y evitan plagas
Investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), han desarrollado un sistema bioluminiscente capaz de detectar infecciones virales en plantas antes de que aparezcan síntomas visibles. El avance, publicado en la revista Nature Communications, abre nuevas posibilidades para la vigilancia y el control de plagas y enfermedades en los cultivos.
El método se basa en plantas modificadas genéticamente que brillan en la oscuridad y cambian de color cuando son infectadas por determinados virus. La tecnología utiliza un mecanismo de emisión de luz inspirado en los hongos bioluminiscentes y permite detectar la presencia de patógenos mediante cámaras fotográficas convencionales.
"Hemos creado plantas que brillan en la oscuridad y que, además, cambian de color cuando se infectan por un virus", destaca Diego Orzáez, investigador del CSIC en el IBMCP y uno de los autores principales del estudio.
Bioluminiscencia en las plantas
El sistema emplea cuatro enzimas procedentes de hongos que transforman un compuesto natural de las plantas, el ácido cafeico, en una molécula capaz de emitir luz. Los investigadores adaptaron este mecanismo para generar una señal luminosa permanente en plantas de tabaco utilizadas como modelo experimental.
"Usando la misma maquinaria que hace brillar a ciertos hongos, hemos programado genéticamente plantas de tabaco para que emitan una luz amarilla de forma continua, como una ‘luz piloto’ que indica que todo funciona bien. Cuando un virus las infecta, esa luz cambia a verde. Un sistema automático de cámaras puede detectar la infección antes de que aparezca ningún síntoma visible", resume Orzáez.
El equipo validó la tecnología en plantas transgénicas de Nicotiana benthamiana, una especie estrechamente relacionada con el tabaco y ampliamente utilizada en investigación. En una primera fase, los científicos introdujeron genes del sistema bioluminiscente mediante virus modificados para seguir visualmente el avance de la infección.
Posteriormente desarrollaron un sistema centinela capaz de identificar la presencia de potyvirus, el grupo más numeroso de virus que afectan a las plantas y responsable de importantes pérdidas agrícolas en todo el mundo.
Un detector integrado
En condiciones normales, las plantas emiten una luz amarilla constante. Cuando son infectadas por un potyvirus, una enzima viral activa un cambio en el color de la señal luminosa, que pasa a verde y puede registrarse mediante dispositivos de bajo coste.
"El cambio de color es específico del virus y detectable con una cámara fotográfica convencional", asegura Orzáez. "También hemos probado el sistema en un escenario de cultivo intercalado, mezclando estas plantas centinela con tomates infectados experimentalmente, y las plantas detectaron la infección antes de que el tomate mostrara síntomas visibles", añade.
Los investigadores destacan que los métodos de diagnóstico habituales, como la PCR o el ELISA, ofrecen una elevada precisión, pero requieren personal especializado, toma de muestras y trabajo de laboratorio.
"Nuestra planta, en cambio, monitoriza la infección de forma continua y autónoma, sin necesitar reactivos externos ni tomar muestras", explica Marta Vázquez, investigadora posdoctoral del IBMCP y autora principal del trabajo. "Además, el diseño de doble salida con dos colores distintos minimiza los falsos negativos, ya que, si la planta deja de brillar completamente, también es una señal de alerta. Es como un detector de humos biológico integrado en el propio cultivo", señala.
Aplicaciones agrícolas
La principal aplicación de esta tecnología es la vigilancia temprana de enfermedades en invernaderos y cultivos controlados. Bastaría con distribuir unas pocas plantas centinela entre los cultivos para detectar brotes antes de que se propaguen.
Los investigadores consideran además que el sistema podría adaptarse en el futuro para identificar otros virus vegetales e incluso determinados hongos y bacterias. La herramienta también podría resultar útil ante la expansión de nuevos patógenos favorecida por el cambio climático.
La investigación ha contado con financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Agencia Estatal de Investigación, la Generalitat Valenciana y la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). En el proyecto también han participado el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC), la Universitat de València y el MRC Laboratory of Medical Sciences de Londres.
