Un grup de recerca de l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio) constata que un virus que afecta una planta crucífera en redueix la virulència en condicions de sequera. És la primera vegada que es demostra que la relació entre un virus i el seu hoste pot evolucionar en funció de les condicions ambientals. L’estudi apareix publicat a la revista PNAS.
Un equip d’investigació de l’Institut de Biologia Integrativa de Sistemes (I2SysBio), centre mixt de la Universitat de València i el Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), ha observat que un virus que afecta una planta herbàcia de la família de les crucíferes pot evolucionar per reduir-ne la virulència en el seu organisme hoste. Els investigadors han observat que, en condicions de sequera per a la planta, el virus evoluciona el seu genoma de manera que és capaç d’alterar el rellotge circadià del seu hoste, amb la qual cosa evita que perda aigua i n’afavoreix la supervivència fins a un 25% més. És la primera vegada que es documenta com la selecció natural pot canviar la relació entre virus i hoste en funció de l’entorn, un estudi que publica la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
El treball s’ha dut a terme inoculant un virus del gènere Potyvirus, el virus del mosaic del nap (TuMV, per les sigles en anglès), en Arabidopsis thaliana, una planta herbàcia de la família de les crucíferes (com el bròquil o la coliflor) molt utilitzada com a model d’estudi. L’equip de recerca va estudiar l’evolució de virus en plantes amb condicions normals i en situació de sequera mitjançant la caracterització dels canvis (mutacions) que esdevenien en els seus gens. En els virus evolucionats en plantes amb sequera van observar que les mutacions es concentraven en la proteïna VPG, que té un paper determinant en la relació de virus amb el seu hoste.
“En condicions normals, el virus mostra la seua visió clàssica com un patogen, en matar les plantes regades. No obstant això, les plantes infectades que estaven sotmeses a condicions d’estrès per sequera es mantenien vives”, explica Santiago Elena Fito, professor d’investigació del CSIC a l’I2SysBio i autor principal de l’estudi. Per la seua banda, les plantes infectades amb el virus evolucionat en sequera van mostrar una sèrie de canvis en els gens associats al seu rellotge circadià, el sistema que controla processos biològics de les plantes com la seua resposta a la falta d’aigua.
Atenuar un virus
Posteriorment, van utilitzar variants del virus evolucionades en plantes sotmeses a sequera per infectar individus sans i a altres sotmesos a estrès hídric. En comparar els dos, l’equip d’investigació va comprovar que els canvis genètics eren més acusats en els individus amb sequera. “Les variants de virus que van evolucionar en condicions normals de regadiu segueixen matant a la planta, mentre que les que van evolucionar en plantes amb sequera no ho fan, fins i tot quan s’inoculen en plantes sanes i ben irrigades”, assegura Santiago Elena. Això suggereix que els virus adaptats a plantes en condicions de sequera provoquen canvis en la transcripció dels gens del seu hoste que poden ser beneficiosos.
Segons l’estudi, les plantes infectades amb el virus evolucionat en condicions de sequera tenen un 25% més de probabilitats de sobreviure a situacions d’estrès hídric. Això revela que, sota estressos mediambientals, es pot fer evolucionar un virus per passar d’una relació de parasitisme a una mutualista, on l’hoste també tinga beneficis (el benefici del virus és assegurar la seua transmissió). “És la primera vegada que es demostra que es pot atenuar un virus i obtenir beneficis per al seu hoste”, resumeix l’investigador del CSIC. S’obre la porta a utilitzar virus modificats per aconseguir plantes més resistents a la sequera.
L’equip de recerca, on també han participat el Departament de Bioquímica i Biologia Molecular de la Universitat de València i el Departament de Ciències Agràries i del Medi Natural de la Universitat Jaume I de Castelló, vol ara continuar aquest estudi amb un model animal utilitzant el nematode Caenorhabditis elegans per verificar aquests canvis en la relació entre virus i hoste observats en plantes. Es vol comprovar també si les variants dels virus mutualistes no reverteixen a la seua forma més virulenta, o si aquests canvis afecten les propietats de les plantes des del punt de vista del consum.
Referència:
Rubén González, Anamarija Butkovic, Francisco J. Escaray, Javier Martínez-Latorre, Ízan Melero, Enric Pèrez-Parets, Aurelio Gómez-Cadenas, Pedro Carrasco, Santiago F. Elena, Plant virus evolution under strong drought conditions results in a transition from parasitism to mutualism,
https://doi.org/10.1073/pnas.2020990118
Efectes de la infecció amb diferents virus del mosaic del nap, Potyvirus, en la tolerància d’Arabidopsis thaliana a la sequera. Crèdits: Rubén González/I2SysBio (UV-CSIC).