La investigadora del grupo Evaluación y Restauración de Sistemas Agrícolas y Forestales de la Universidad de Córdoba (UCO), Rocío Hernández, participa en un trabajo, publicado en Nature Communications, que determina la existencia de respuestas espectrales diferentes para estrés abiótico y biótico en plantas infectadas por patógenos.

Los patógenos que infectan los cultivos provocan, anualmente, una pérdida de producción global del 16%. Esta amenaza a la seguridad alimentaria mundial aumenta en zonas de déficit de alimentos, donde las pérdidas de rendimiento superan el 30%.

De entre los patógenos que están aumentando su expansión, podría decirse que Xylella fastidiosa es una de las mayores amenazas a nivel mundial, ya que puede infectar más de 550 especies de plantas y se ha identificado como la mayor plaga de plantas transfronteriza.

Para evitar la propagación de estas enfermedades se usan métodos de detección temprana que, a través de imágenes espectrales, permiten detectar síntomas no visuales de una infección temprana y prevenir la propagación. Sin embargo, una limitación importante de estos métodos de espectroscopía en el control de la salud de las plantas es que las sutiles alteraciones fisiológicas que causa la enfermedad a la planta son moduladas tanto por factores bióticos (biológicos) como abióticos (no biológicos, externos) como es el caso de la falta de agua. Para profundizar en el conocimiento de los caminos de las infecciones por patógenos y afinar el método de detección temprana era un reto pendiente separar estas vías diferentes.

Ahora, un estudio internacional en el que ha participado la investigadora del grupo Evaluación y Restauración de Sistemas Agrícolas y Forestales de la Universidad de Córdoba Rocío Hernández junto con personal del IAS – CSIC, la Universidad de Melbourne (Australia), el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea (JRC), la universidades británicas de Salford y Swansea y el Istituto per la Protezione Sostenibile delle Piante (CNR, Italia) muestra, por primera vez, la existencia de respuestas espectrales de plantas específicas de patógenos y hospedadores que divergen entre el estrés biótico y abiótico.

Para revelar estas firmas espectrales asociadas con condiciones de estrés biótico versus condiciones de estrés abiótico se llevaron a cabo campañas aéreas escaneando más de un millón de árboles infectados y sanos en siete regiones de Italia y España entre 2011 y 2019. Para determinar los indicadores espectrales específicos del hospedador para las infecciones de Xylella fastidiosa, se voló sobre campos de olivos y almendros afectados.

Este estudio publicado en Nature Communications ha sido liderado por Pablo J. Zarco-Tejada, investigador del CSIC y actualmente profesor de la Universidad de Melbourne. Distingue con éxito el estrés biótico causado por patógenos invasores del sistema vascular del estrés abiótico impuesto por la limitación del agua al revelar distintas vías espectrales asociadas con las alteraciones fisiológicas detectadas mediante espectroscopía de imágenes y datos térmicos.

Se demuestra que, al desacoplar los cambios fisiológicos causados por factores bióticos de aquellos originados por el estrés hídrico se reduce la incertidumbre en la detección de Xylella fastidiosa por debajo del 6% en diferentes hospedadores y se obtuvieron precisiones de detección superiores al 92%.

El avance en estos métodos de detección temprana de patógenos muy extendidos, da un paso más en la monitorización a grandes escalas de zonas infectadas y permitirá reducir miles de millones de pérdidas de cultivos en todo el mundo.

Referencia: Zarco-Tejada, P.J., Poblete, T., Camino, C. et al. Divergent abiotic spectral pathways unravel pathogen stress signals across species. Nat Commun 12, 6088 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-26335-3