¿Cómo me protejo? Caso del Huitlacoche

Escrito por Virginia Mandujano González y José Antonio Cervantes Chávez

Los hongos patógenos de plantas

Cuando hablamos de hongos, generalmente imaginamos un champiñón pero ésta es solo una de las tantas formas en que los hongos existen. Dentro de este amplio reino, se sabe que más de 8,000 especies pueden causar enfermedades en las plantas, a los que se les denomina hongos patógenos o “fitopatógenos”. El daño que ocasionan se refleja en diversas alteraciones, muchos de ellos provocando daños económicos debido a cambios en la forma, color, textura y sabor de la parte de la planta infectada, incluyendo mayormente a los frutos.

Entre tantas especies, te hablaremos de un hongo muy particular, el Ustilago maydis, un hongo patógeno del maíz que provoca grandes cambios al elote, cuyo síntoma típico de la enfermedad se conoce como huitlacoche, caracterizado por la presencia de tumores o agallas los cuales deforman los granos y cambian su apariencia, dichos tumores en México son apreciados desde la época prehispánica como una delicia culinaria, así como hoy en día en algunos países del primer mundo.

De ahí la importancia de conocer a este hongo, patógeno y causante de un producto alimenticio. Pero además, nos centraremos en describir cómo el hongo evade la defensa de la planta para poder infectarla. 

Colonización de U. maydis en maíz

  1. maydis, necesita de la planta del maíz para completar su ciclo de vida. Este hongo se presenta en tres formas: La levadura que no es patógena; la forma alargada o micelial que es la forma infectiva; y la tercera, que son las estructuras de supervivencia y dispersión llamadas esporas, siendo las responsables del aspecto negro-polvoriento típico del huitlacoche. Una característica singular de U. maydis es que puede infectar todas las partes superiores de la planta (tallo, hoja, mazorca y espiga), pero no se propaga en todo el maíz, es decir, la infección es localizada en la parte de la planta donde las esporas aterrizan.

Al inicio de la infección, el patógeno es identificado por la planta, lo cual conduce a la respuesta de defensa de la misma, por ello, U. maydis produce compuestos llamados efectores, que interfieren con la defensa del huésped y la vuelven susceptible. Algunos de los procesos en que estos compuestos actúan son: Muerte celular, inactivación de la defensa del huésped, alteración en los procesos que conducen al desarrollo de la planta, rutas metabólicas en las cuales se transformar el “alimento” en productos útiles para la célula, entre otros. Sin embargo, para que todo este proceso pueda llevarse a cabo, el fitopatógeno desarrolla estructuras especializadas llamadas apresorios que ayudan a que el hongo se adhiera a una parte de la planta, lo cual es necesario para penetrarla además de otras estrategias como la destrucción de los componentes de defensa de la planta, la eliminación de algunos componentes importantes en la pared celular del hongo, el contra-ataque de la actividad de enzimas antimicrobianas producidas por la planta y la modificación de la pared celular para evadir el reconocimiento por el huésped. 

Estrategia de protección de U. maydis

No obstante, después de penetrar en la planta, los hongos patógenos se encuentran con un elaborado sistema de defensa que consiste en cambios físicos y químicos, por lo que existen otros componentes que funcionan como protección en la célula de U. maydis.

Un ejemplo de dichos componentes son los azúcares, entre los que destaca la trehalosa, formada por dos moléculas de glucosa (disacárido), la cual se produce en diversos microorganismos, sin embargo, en hongos, generalmente se relaciona a la trehalosa como reserva de fuente de carbono, que puede ser utilizada cuando no hay aporte de nutrientes, pero más importante es su presencia ante condiciones de estrés.

También, se ha descrito la capacidad de este disacárido para proteger y estabilizar la estructura y función de las proteínas, las cuales son sumamente importantes ya que ayudan a determinar la forma y estructura de las células además de dirigir todos los procesos vitales, por otra parte, la trehalosa ayuda a conservar la integridad de membranas permitiendo a algunos organismos la capacidad de vivir en ciclos de ausencia total de agua, y otras condiciones de estrés relacionados con factores no biológicos, entre los que se incluye el calor y el frío, por tales motivos, el estudio de la ruta de formación y regulación de la trehalosa ha recibido mucha atención.

En ciertos organismos, se ha revelado que existen al menos 5 vías para su síntesis, las más estudiada es en Saccharomyces cerevisiae, en la cual se lleva a cabo por dos proteínas, denominadas enzimas, las cuales son Tps1 y Tps2, ambas son importantes para regular la síntesis de la trehalosa.

En el caso de algunos hongos fitopatógenos sabemos que la función de Tps1 y Tps2 es importante durante la defensa de la planta, los procesos de infección, el desarrollo y también en la disminución de un conjunto de reacciones bioquímicas que afectan las funciones vitales, así como en la formación de esporas.

Cuando por técnicas de laboratorio, se elimina la función de estas enzimas, obtenemos hongos que no producen trehalosa. En U. maydis, esta incapacidad conlleva a que el hongo sea débil ante la respuesta de defensa de la planta, puesto que no le es posible llevar a cabo la producción de tumores, es decir el huitlacoche.

Otros componentes son los efectores secretados por este microorganismo que permiten al patógeno evadir las defensas inmunitarias de las plantas mediante la inactivación de  las enzimas de las propias plantas o compuestos tóxicos que son dañinos para el patógeno. Éstos pueden impedir la obtención de respuestas inmunes de las plantas o cambiar la fisiología de la planta infectada para crecimiento y desarrollo del patógeno.

Aún hay mucho que descrubrir sobre los mecanismos de protección en U. maydis, pero hemos descrito aquellos más importantes para respondernos ¿Cómo me protejo, para formar el huitlacoche? 

Saber más

Aguirre-Acosta E. et al. 2014. Biodiversidad de hongos en México. Rev Mex Biodivers.  http://www.scielo.org.mx/pdf/rmbiodiv/v85sene/v85senea9.pdf

Hurtado-Santiago E. 2014. Complementación funcional de las mutantes Δtps2 de Ustilago maydis afectadas en la síntesis de trehalosa (Tesis). Universidad Autónoma de Querétaro. México.

 Lanver D. et al. 2017. Ustilago maydis effectors and their impact on virulence. Nature.

La Dra. Virginia Mandujano González es de la Universidad Tecnológica de Corregidora (Corregidora, Querétaro) y el Dr. José Antonio Cervantes Chávez es de la Facultad de Ciencias Naturales, Unidad de Microbiología Básica y Aplicada de la Universidad Autónoma de Querétaro.

La Dra. Virginia Mandujano González es de la Universidad Tecnológica de Corregidora (Corregidora, Querétaro) y el Dr. José Antonio Cervantes Chávez es de la Facultad de Ciencias Naturales, Unidad de Microbiología Básica y Aplicada de la Universidad Autónoma de Querétaro.