Cuaderno 121 Virus en Plantas

8/9/2019 Cuaderno 121 Virus en Plantas

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"El Cuaderno de Por Qu Biotecnologa" es una herramienta didctica creada y desarrollada por elequipo pedaggico del Programa Educativo Por Qu Biotecnologa. Su reproduccin est autorizadabajo la condicin de que se aclare la autora y propiedad de este recurso pedaggico por parte delPrograma Educativo Por Qu Biotecnologa.

Virus en plantas

Las plantas, al igual que cualquier otro organismo, pueden enfermarse e inclusive morir

a causa de alguna patologa. Los agentes patgenos que infectan y enferman a las

plantas son de diversa naturaleza; entre ellos cabe mencionar a los hongos, bacterias,

insectos y virus (ver Cuaderno N 93). Estos ltimos son de gran importancia

agronmica ya que se encuentran ampliamente distribuidos y producen importantes

prdidas en la produccin de la mayora de los cultivos. Actualmente, y ya desde hace

ms de medio siglo, los virus vegetales son estudiados por numerosos grupos

cientficos para entender sus mecanismos de infeccin y conocer las interacciones

entre estos patgenos y sus plantas hospedadoras. Hoy en da es importante entender

esta compleja interaccin para la bsqueda y el desarrollo de nuevas estrategias que

permitan combatir el ataque de estos agentes patgenos. La biotecnologa puedehacer uso de estos conocimientos para el desarrollo de numerosas estrategias de

proteccin antiviral mediante tcnicas de ingeniera gentica y trasngnesis vegetal.

Qu son los virus vegetales?

Hacia fines del siglo XIX ya se tena indicios de la existencia de virus vegetales. Sin

embargo, no fue hasta la dcada de 1930 cuando se logr identificar y aislar el primer

virus de plantas (Virus del mosaico del tabaco, TMV). En la actualidad, se definen a los

virus vegetales comopartculas infecciosas que actan como parsitos intracelularesobligados. Se los considera parsitos intracelulares obligados ya que solo puedenreplicarse y completar su ciclo de infeccin dentro de una clula hospedadora

adecuada. Por lo general, los virus se encuentran formados por una cubierta proteica

(cpside, CP) que rodea y contiene su material gentico (ver Cuaderno n 3, 32).

Hasta el momento, se llevan identificados ms de 700 virus que se clasifican en

diversos gneros segn la estructura de su cpside, la naturaleza de su genoma (ver

Cuaderno n 120), su forma de transmisin, su hospedante y sus mecanismos de

replicacin e infeccin.

Los virus de plantas pueden tener genomas de ARN o de ADN. La gran mayora de

stos poseen genomas ARN y se caracterizan por ser pequeos, con un genoma que

puede variar entre los 4 mil y 20 mil nucletidos. Por lo general, sus genomas codifican


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EDICIN EDICIN N 121pocas protenas, las cuales deben cumplir todas las funciones necesarias para

completar su ciclo de infeccin.

Los virus vegetales pueden clasificarse de acuerdo a la estructura de su cpside:

algunos tienen una cpside que adopta una forma icosahdrica, mientras que otros

poseen una estructura tubular rgida (ver figura 1).

Figura 1. Estructura de diferentes virus vegetales. Microscopa electrnica de estructurasde cpside de A) Virus del mosaico de tabaco, B) Virus X de la papa, C) Cucumovirus y D)

Geminivirus.

Transmisin de los virus en plantas

Los virus pueden transmitirse de diferentes maneras. Las formas ms comunes son:

- Inoculacin mecnica: esta es la manera ms frecuente por la cual los virus se

diseminan. A campo se da por el roce directo entre planta y planta o por el contacto

entre la savia de una planta enferma y la de una planta sana. Tambin ocurre pordistintas prcticas agrcolas, tales como el uso de maquinarias o herramientas

contaminadas.



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- Insectos: a los insectos que transmiten virus de plantas se los denomina vectores.

Entre los vectores ms comunes se encuentran varias especies de caros, nematodos,

bacterias y ciertos hongos habitantes del suelo.

-Propagacin vegetativa (ver Cuadernos n 35, 56): los virus que infectan una planta

madre, a partir de la cual se toman tubrculos, brotes u otras porciones de tejidocon fines de propagacin o para tcnicas de cultivo in vitro, casi siempre sontransmitidos a la descendencia.

- Semilla o polen (ver Cuaderno n 109): los virus que permanecen en el material vivo,

como las semillas o el polen, pueden propagarse de generacin en generacin. En

general, cuando un virus es transmitido por granos de polen, infecta tanto a la planta

que est polinizando, como tambin a la futura planta que nacer de dicha polinizacin.

Este tipo de transmisin es muy comn entre los rboles de frutas, como por ejemplo

los cerezos. Por otro lado, la diseminacin de los virus por medio de semillas

incrementa significativamente la severidad de la infeccin, ya que el virus ataca a la

planta en sus primeros estadios de desarrollo e impide que crezca normalmente.

Mecanismos de infeccin

El ciclo viral se inicia al penetrar el virus en la clula hospedadora. Una vez dentro del

citoplasma (ver Cuaderno n 80), el virus se desensambla y comienza la replicacin de

su genoma, la traduccin de sus protenas y su movilizacin. Para llevar a cabo estos

procesos, los virus deben interactuar con protenas de la clula hospedadora.

Replicacin y traduccin: el mecanismo de replicacin vara dependiendo del tipo de

genoma viral. En todos los casos, los virus utilizan la maquinaria de replicacin de la

clula hospedadora. El mecanismo ms comn y ms estudiado corresponde al de los

virus con un genoma de ARN. Estos virus, adems de las protenas de la clula, utilizan

una enzima que es codificada por ellos mismos y que es necesaria e indispensable para

su proceso de replicacin. Esta enzima se la denomina ARN polimerasa ARNdependiente. Esta enzima se caracteriza por sintetizar, a partir de molculas de ARNya preexistentes, nuevas cadenas de ARN que formaran parte de los nuevos virus.

Otro proceso importante en el ciclo de infeccin es la traduccin de las protenas delvirus. Producto de este proceso, se obtienen las protenas de la cpside, las replicasas

(actan en la replicacin), las protenas de movimiento (involucradas en el movimiento

clula a clula) y protenas especficas para el establecimiento de la infeccin. Al igual


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que en la replicacin, el virus utiliza la maquinaria de la clula infectada para llevar a

cabo este proceso.

Movimiento local y sistmico: para establecer una infeccin exitosa un virus debe

moverse localmente (clula a clula) y sistmicamente (a travs de los vasos

conductores de la planta). Estos mecanismos tambin son procesos complejos queinvolucran la participacin e interaccin de protenas virales y de protenas de la

planta. El movimiento local ocurre en los primeros estadios de infeccin y se produce a

travs de los plasmodesmos. Los plasmodesmos son canales que atraviesan la pared

celular uniendo los citoplasmas de dos clulas adyacentes y facilitando la comunicacin

intercelular (ver figura 2A). Este movimiento se encuentra regulado por protenas

virales denominadas protenas de movimiento (MP) que se unen al genoma viral y lo

transportan de clula a clula (ver figura 2B). El complejo entre las MP y el genoma

viral puede pasar a travs de las clulas, ya que estas protenas de movimiento (MPs)

tienen la capacidad de aumentar el tamao de apertura de los plasmodesmos. Sin

embargo, se cree que la mayora de la maquinaria para la movilizacin local est

provista por la clula hospedadora. Una de estas maquinarias corresponde al conjunto

de filamentos y microtbulos que conforman el citoesqueleto. Otra maquinaria celular

que participa en el movimiento viral clula a clula es el sistema de transporte de

endomembranas. Muchas MPs son destinadas a los plasmodesmos va el retculo

endoplasmtico (ver Cuaderno n 80).

Fig. 2: Estructura del plasmodesmo y movilizacin local. A) Esquema de la estructura delplasmodesmo. B) Representacin de la movilizacin de los virus a travs de los plasmodesmos.

Fuente: A) Mara Magenta B) Vickie Brewster.

Por otra parte, se encuentra el movimiento sistmico que se produce a travs del

floema. El floema es el sistema de vasos conductores de las plantas vasculares que se

encarga de transportar todo tipo de nutrientes. Muchos tipos de virus necesitan de su

cpside viral para el movimiento a travs del sistema vascular. Este movimiento a larga

distancia permite la diseminacin de los virus por toda la planta.

Interaccin virus-planta


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A ms de medio siglo del primer aislamiento de un virus vegetal, se ha logrado conocer

parcialmente la compleja interaccin entre las plantas hospederas y los virus. Poco se

sabe de los mecanismos moleculares y celulares por los cuales los virus infectan a las

plantas y generan sntomas en las mismas.

Cuando un virus infecta una planta, se pueden generar dos tipos de reacciones (ver

Cuaderno N 93):Reaccin incompatible: son las respuestas en las cules no hay enfermedad porque se

da un fenmeno de resistencia por parte de la planta. Las plantas cuentan con

mecanismos especficos que reconocen y evitan la accin de estos agentes

patognicos. Algunos de estos mecanismos y estrategias de defensa se basan en

aminorar o contrarrestar la accin de los virus. Los mecanismos de defensa ms

comunes inducidos como consecuencia del reconocimiento virusplanta son:

- Presencia de barreras fsicas y qumicas: una de las barreras msimportantes es la que se forma por el depsito de calosa en los plasmodesmos.La colasa es un polisacrido que se sintetiza rpidamente frente al ataque de

un virus y se deposita en los plasmodesmos para cerrarlos y evitar la

diseminacin viral a otras clulas vecinas.



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EDICIN EDICIN N 121- Respuesta hipersensible: es la rpida activacin de las reacciones de defensa

asociadas a la muerte celular programada en la clula husped. Se manifiesta

en la planta con la aparicin de lesiones locales necrticas en el sitio mismo de

infeccin. La reaccin hipersensible est asociada a la expresin simultnea o

paralela de otros mecanismos de defensa que incluyen la acumulacin defitoalexinas (metabolitos secundarios que inhiben a los patgenos), deposicin

de lignina, polmero presente en las paredes celulares de las plantas que acta

como barrera, y de protenas ricas en hidroxiprolina (protenas que inducen la

polimerizacin de la lignina). La respuesta hipersensible junto con estos

mecanismos evitan el acceso del virus a otras clulas vivas e impide que

progrese la infeccin.- Silenciamiento gnico post-transcripcional: (ver cuaderno N 115) es un

mecanismo inducido por la presencia de genomas virales del tipo ARN. Como

respuesta se promueve la degradacin del ARN viral. Se induce principalmenteporque la mayora de los virus que tienen este tipo de genoma, cuando se

replican, pasan por un estadio de ARN doble cadena. El ARN doble cadenas es

la molcula que es reconocida y la que gatilla este mecanismo. Adems, puede

ser promovido por una cantidad elevada de ARN mensajeros (ARNm) producto

de la transcripcin de los genes virales.

Reaccin compatible: es la respuesta que se desarrolla cuando un patgeno logra

infectar y enfermar a una planta. Ocurre si las condiciones ambientales son

favorables, si las defensas preformadas de la planta son inadecuadas o insuficientes,

si el reconocimiento del virus no se lleva a cabo, o incluso si las respuestas de defensa

no logran activarse correctamente. En una reaccin compatible, la capacidad que tiene

el virus de invadir la planta radica en la formacin de complejos entre protenas

virales y protenas de la clula hospedadora que permiten y promueven la replicacin y

la diseminacin del virus.

Cuando el virus logra sobrepasar todos los sistemas de defensa y se establece una

interaccin compatible, comienzan a producirse cambios fisiolgicos en la planta que

promueven la aparicin de sntomas y el desarrollo de la enfermedad. Los sntomas quese producen varan notablemente de acuerdo al tipo de virus y al tipo de planta (ver

figura 3). Las alteraciones fisiolgicas ms comunes son: disminucin de la

fotosntesis, aumento de la respiracin celular, acumulacin de compuestos



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EDICIN EDICIN N 121nitrogenados, aumento de las actividades oxidativas, alteracin en el metabolismo de

hormonas vegetales y disminucin de los nutrientes necesarios para la planta.

Por lo general, estos cambios fisiolgicos traen como consecuencia cambios

morfolgicos que conjuntamente alteran el desarrollo y el crecimiento de la planta

(Ver Cuaderno n 70). Se ha estudiado que la induccin de malformaciones yenrollamientos de las hojas infectadas se debe a la alteracin en la produccin y

metabolismo de ciertas hormonas vegetales (auxinas, citoquinas, etileno, etc.). Por

otro lado, se ha visto que ciertas protenas virales pueden causar anormalidades en la

morfologa vegetal debido a que alteran la acumulacin de ciertos ARN pequeos

endgenos. Estos ARN pequeos regulan los niveles de ARNm especficos involucrados

en el desarrollo de la planta. Tambin, se ha determinado que la presencia de hojas

con clorosis y amarillentas producto de la alteracin en la sntesis de clorofila

produce una disminucin en la actividad fotosinttica en las plantas infectadas (ver

Cuadernos n 106, 107). Finalmente, se ha observado que la alteracin en lalocalizacin y el transporte de ciertos nutrientes (carbohidratos) y de algunas

protenas se debe a la presencia de MPs que alteran la permeabilidad y el tamao de

exclusin de los plasmodesmos.

Figura 3. Sintomatologa viral. A) Anillos clorticos (manchas circulares formadas por anillosconcntricos de tejido necrtico) por infeccin con el Virus del mosaico del pepino (CMV) B)



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Malformaciones de hojas de tabaco por infeccin con TMV C) Clorosis (alteracin en la sntesis

de clorofila) de hojas de un rosal por infeccin con el Virus del mosaico de la rosa D) Clorosis

de hojas. E) Pepinos infectados con CMV F) Coloracin anormal de tomate debido a la infeccin

con el Virus del mosaico del Tomate (ToMV). Fuente: ver material de consulta.

Biotecnologa y resistencia a virus

En la actualidad, no existe ningn mtodo de control capaz de impedir el ataque de los

virus a especies cultivables. Una de las estrategias ms utilizadas es el uso de

insecticidas u otros productos qumicos para controlar los insectos que transmiten a

los virus de una planta a otra. Otra de las maneras de impedir la diseminacin de los

virus a campo es mediante la siembra de semillas certificadas libre de virus. Estas

semillas se obtienen de plantas que se generan in vitroa partir de meristemas apicales

(ver Cuaderno n 35). Por lo general, los meristemas apicales son la nica parte de laplanta donde los virus no llegan ya que no poseen sistema vascular. Por ltimo, se

encuentran los mtodos de control que se basan en las tcnicas tradicionales de

cruzamiento (ver Cuaderno n5) donde se trata de introducir la resistencia de las

especies silvestres a los cultivos comerciales.

Como se dijo anteriormente, los virus vegetales son patgenos responsables de

numerosas enfermedades que producen importantes prdidas econmicas alrededor

del mundo (unos U$S 60 mil millones por ao). Debido a la falta de un control eficaz y

a las grandes prdidas que producen, ha habido un importante inters en los ltimos

aos en profundizar el conocimiento sobre las infecciones virales.Gracias al avance de la biotecnologa moderna y a estos nuevos conocimientos, se ha

podido desarrollar numerosas estrategias de proteccin antiviral mediante tcnicas

de ingeniera gentica (ver Cuaderno n 2, 4, 67). Entre las estrategias de resistencia

ms conocidas se encuentran la resistencia derivada del patgeno (siglas en ingls

PDR) y la resistencia derivada de transgenes no virales.

Resistencia derivada del patgeno:

El concepto de PDR fue concebido hace ms de un cuarto de siglo (1985) por John

Sandford y Stpehen A. Johnston, ambos genetistas de plantas, en Estados Unidos.

Este concepto describe el uso de material gentico (secuencias codificantes y no

codificantes) del propio virus para generar resistencia por ingeniera gentica en

plantas susceptibles. La idea de este concepto reside en expresar funciones del virus


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en una planta hospedadora, de forma tal que estas funciones ocurran en forma

disfuncional, en exceso o en un momento inadecuado del ciclo viral. La resistencia

derivada del patgeno puede estar mediada por la expresin de protenas virales o por

ARN viral.

El concepto de PDR mediada por protenas virales fue validado en 1986 cuando sedesarroll una planta transgnica de tabaco a la cual se le introdujo, por tcnicas de

ingeniera gentica, el gen que codifica la cpside viral del Virus del mosaico del

tabaco (TMV). Algunas de estas plantas presentaban un retraso en la infeccin,

mientras que otras desarrollaron una resistencia total frente a TMV. Se cree que la

expresin de la cpside viral en estas plantas actuaba a nivel celular afectando el

desensamblado del virus. Los virus cuando penetran en la clula hospedadora deben

desensamblarse (desarmar su cpside proteica) para que su genoma pueda replicarse y

producir las protenas virales necesarias para desarrollar la infeccin. Para que este

proceso se lleve a cabo es necesaria una interaccin especfica entre las protenas de

la cpside y de ciertos factores de la planta hospedadora. Si la planta transgnica ya

expresaba endgenamente la cpside de TMV, cuando el virus infectaba a la clula,

ste no poda desensamblarse ya que estos factores se encontraban interaccionando

previamente con las cpsides preexistentes.

Como consecuencia de este descubrimiento, se desarrollaron numerosas plantas

transgnicas resistentes a diferentes tipos de virus mediante la expresin de sus

cpsides virales. Tambin hubo otros trabajos donde se expresaron otras protenas

virales de TMV (la replicasa y la protena de movimiento) y se obtuvieron similaresresultados.

En algunos casos no se requiere la presencia de una protena viral para conferir

resistencia, sino que la sola expresin de un ARN complementario (antisentido) a un

gen derivado de un virus es suficiente para retrasar o impedir la infeccin. Esto se

produce debido a la induccin del silenciamiento gnico post-transcripcional (en ingls

PTGS) (ver Cuaderno n 115). La secuencia del ARN antisentido que se expresa en la

planta es complementaria a alguna secuencia del genoma del virus. Cuando el virus

entra a la clula, el ARN antisentido se aparea por complementariedad de bases con su

secuencia viral correspondiente y genera un ARN doble cadena. Esta estructura es

reconocida por la maquinaria del PTGS y gatilla la degradacin del genoma del virus.


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Resistencia derivada de transgenes no virales:

Otra manera de generar resistencia al ataque de virus es mediante la expresin de

transgenes no virales. Una de las estrategias ms utilizadas es la expresin en plantas

susceptibles de los genes R (ver Cuaderno N93). Estos genes codifican protenas que

participan en el reconocimiento de los virus y desencadenan respuestas incompatibles(en especial respuestas del tipo hipersensibles). Mediante ingeniera gentica se ha

podido desarrollar plantas transgnicas que expresan dichos genes y generan

resistencia frente al ataque de virus. El descubrimiento e identificacin del gen Rx en

plantas de papas resistentes al Virus X de la papa (PVX), permiti insertar y expresar

dicho gen en plantas de tabaco susceptibles a la infeccin por PVX. De esta manera, se

logr desarrollar plantas de tabaco resistentes a PVX mediante la expresin de un gen

de resistencia de plantas de papa.

Aparte de los genes R, se ha demostrado que la expresin de anticuerpos de cadena

nica puede tambin conferir resistencia frente al ataque de ciertos virus. La idea es

que los anticuerpos elegidos reconozcan y bloqueen alguna protena viral, de tal

manera de impedir un paso crucial en el ciclo de infeccin del virus.

Cultivos transgnicos actuales resistentes a virusEn la actualidad, se encuentran aprobados para comercializacin unos pocos cultivos

transgnicos resistentes a virus. El primer cultivo aprobado fue la calabaza resistente

al Virus del mosaico amarillode la calabaza (ZYMV) y al Virus del mosaico de la sanda

(WMV). Esta calabaza expresa la cpside viral de ambos virus y fue autorizada para sucultivo comercial en Estados Unidos en 1994. Otro ejemplo muy importante de cultivo

transgnico resistente a virus, es el caso de la papaya. En 1998, en Hawaii, se aprob

una papaya resistente al Virus de la mancha anular de la papaya que expresaba la

cpside viral de este virus. Esta papaya transgnica fue rpidamente adoptada en los

aos subsiguientes por la mayora de los productores. En el ao 2006 ms del 90% de

la superficie plantada corresponda a papaya genticamente modificada. Por ltimo, en

China se ha aprobado recientemente el cultivo comercial de tomate, pimiento y papaya

resistentes a Virus.

Actualmente, se sigue trabajando a nivel mundial para generar nuevos cultivosresistentes a virus.


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CONSIDERACIONES METODOLGICAS

El Cuaderno n 121 referido a las infecciones en las plantas resulta novedoso einteresante para trabajar en el aula, no slo por las posibilidades que ofrece labiotecnologa para prevenir o contrarrestar estos ataques de patgenos, sino por el

hecho mismo de considerar que las plantas se enferman.En la escuela se suele trabajar el concepto de salud y enfermedad, y la prevencin,ligada generalmente al ser humano, y a los microorganismos que lo afectan. Sinembargo, se conoce menos acerca de aquellos factores que afectan la salud de lasplantas, y las situaciones de estrs que sufren las plantas debido a cambios en elentorno (luz, humedad, presin, oxgeno) y ante los cuales reaccionan, y puedensobrevivir o morir.Teniendo en cuenta esta introduccin se sugiere a los docentes, en los diferentesniveles y modalidades, incorporar en sus clases los siguientes contenidos vinculados aeste Cuaderno:

- Al igual que el resto de los seres vivos, las plantas se enferman, y existen diferentesmicroorganismos que pueden afectarlas. Es decir que el concepto de salud, vinculado albienestar y a la capacidad de realizar las actividades cotidianas, se aplica tambin alas plantas y sus funciones. En este sentido se puede vincular tambin con la funcinde las plantas como productoras de materia orgnica en el primer eslabn de las redestrficas, y los efectos que puede generar la enfermedad de las plantas en elfuncionamiento de un ecosistema. Es decir, cmo al verse afectado un componente, elsistema en su totalidad puede fallar en su funcionamiento (concepto de sistema).- Entre los factores que afectan a las plantas estn, como en otros organismos,factores biolgicos, como los microorganismos, factores qumicos, como sustancias

txicas que hay en el entorno, y factores fsicos, como radiaciones excesivas y/odainas.- Otro aspecto que vincula a las plantas con el resto de los seres vivos, y que permiteaplicar los conceptos de este Cuaderno, es el hecho que las plantas, como todo servivo, tiene mecanismos de defensas naturales frente a los patgenos. Es decir que lasplantas cuentan con mecanismos internos (al igual que un sistema inmunolgico en losseres humanos) que reconoce y evita la accin de estos agentes patognicos. Algunosde estos mecanismos y estrategias de defensa se basan en aminorar o contrarrestarla accin de los virus, del mismo modo que los glbulos blancos reconocen y eliminan alos agentes extraos que ingresan en la sangre.

- Relacionado con el concepto anterior, se puede incorporar en el aula una comparacinentre los beneficios que aporta la biotecnologa para la salud humana generandovacunas recombinantes (ver Cuaderno n 21, 71, 74) con los aportes que la ingenieragentica aporta a prevencin de enfermedades en las plantas.


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- Por ltimo, para comprender los conceptos vinculados con el efecto de lasinfecciones virales, ya sea en plantas, como en humanos y en otros animales, esimportante trabajar en clase la idea de qu son los virus. Esto se puede incorporar alabordar las temticas de los seres vivos y sus caractersticas. La idea no es llegar auna conclusin en cuanto a si los virus son seres vivos o no, ya que la ciencia apenas

puede resolver esa controversia, sino comprender por qu las infecciones viralesrepresentan una complicacin adicional, en comparacin con infecciones bacterianas.En primer lugar, en cuanto a las caractersticas de los virus y su clasificacin en elmundo de los seres vivos, la controversia se origina ya que la capacidad dereproducirse y de vivir de forma independiente, dos de las caractersticas que definenel concepto de vida, no se encuentran en los virus. Los virus no pueden reproducirsepor s mismos, ni vivir de forma independiente, sino que necesitan alojarse dentro deotra clula, de otro ser vivo, para lograr multiplicarse y expandirse. En este proceso,hacen uso de la maquinaria de replicacin y de sntesis de protenas de la clulahospedadora. Esto implica, en cuanto a las defensas del organismo que, en general,

eliminar un virus implica eliminar las clulas donde se aloja. En algunas ocasiones,incluso, el virus inserta su material gentico en el de la clula hospedadora, lo que lespermite a los virus pasar inadvertidos y en estado latente durante mucho tiempo,incluso aos. Comprender este modo de actuar de los virus, ya sea en las plantas comoen el ser humano (por ejemplo al estudiar la accin del VIH, causante del sida),permite tomar dimensin de la complejidad de las acciones contra este tipo depatgenos y, a su vez, tomar conciencia de los aportes que puede hacer labiotecnologa al generar mecanismos preventivos eficaces.En el caso de las plantas en particular, la ingeniera gentica y la transgnesis, talcomo se explica en el Cuaderno, permiten complementar otros mtodos tradicionales

como la generacin in vitrode semillas libres de virus, o el uso de agroqumicos einsecticidas.


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ACTIVIDADES

Actividad 1. Repaso de conceptosEl objetivo de esta actividad es repasar los conceptos bsicos trabajados en el texto.Completar la siguiente grilla:

1. Primer virus vegetal identificado y aislado (las siglas).2. Protena que forma parte de la cubierta proteica que contiene al genoma viral.

Unas de las primeras protenas usadas para la resistencia derivada del patgeno.3. Tipo de genoma viral.4. Protenas humanas que se han usado para desarrollar plantas transgnicas

utilizando la estrategia derivada de transgenes no virales.5. Respuesta de una planta en una reaccin incompatible.6. Forma de transmisin de virus a otras plantas.7. Primer cultivo transgnico resistente a virus aprobado en el mundo.8. Forma de la cubierta proteica de algunos virus vegetales.9. Tipo de reaccin de las plantas frente al ataque de los virus. En este tipo de

respuestas no hay enfermedad.



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EDICIN EDICIN N 12110.Tipo de movimiento viral a travs del floema que le permite a los virus infectar

toda la planta.11. Tipo de sntoma que generan en las hojas las plantas infectadas por TMV.

Respuestas

Actividad 2. Interpretacin de resultados: ensayo a campo.

Observar las siguientes fotografas. En la foto A se muestran plantas de calabaza

crecidas a campo. En la foto B, se observan calabazas que ya fueron cosechadas.

Finalmente en la fotografa C, se muestra un campo en Hawaii de papaya.



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a) Determinar en cada fotografa qu plantas son resistentes al ataque de virus.Justificar su respuesta en base a lo observado.

b)

En base a lo ledo, a qu virus son resistentes estas plantas de calabaza ypapaya?

c) En ambos casos, qu estrategia de resistencia se utilizaron y qu gen/genesse les introdujeron a cada planta?

Respuestas

a) Fotografa A: la fila del medio y de la derecha corresponden a plantas decalabaza transgnicas. La fila de la izquierda corresponde a plantas de calabaza

susceptible a infeccin por virus. Comparando todas las filas, se observa que

las plantas de la derecha y del medio, son plantas sanas, verdes, con una

morfologa normal. Por otro lado, las plantas de la izquierda presentan

malformaciones, anormalidades en las hojas y son mucho ms clorticas,

sntomas especficos de infeccin.



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Fotografa B: Las calabazas del frente son las no transgnicas y las de atrs

son las que fueron genticamente modificadas para resistir el ataque de virus.

Como se observa, las calabazas transgnicas poseen la coloracin tpica

(naranja claro) de una calabaza convencional, mientras que las no transgnicas

tienen un color azulaceo producto de la infeccin.Fotografa C: El cuadrado interior del campo corresponde a plantas de papaya

genticamente modificadas resistentes a virus, mientras que las filas de

plantas que rodean a ese cuadrado corresponden a plantas susceptibles. Como

se observa a partir de esta fotografa area, las plantas de papaya del centro

del campo, son grandes, verdes y se encuentran bien desarrolladas. En cambio,

las plantas que bordean a ese cuadrado central son ms pequeas, se

encuentran menos desarrolladlas y presentan una coloracin ms clortica.

b) Las plantas de calabaza son resistentes a dos tipos de virus: al Virus delmosaico amarillode la calabaza (ZYMV) y al Virus del mosaico de la sanda(WMV). Las plantas de papaya fueron genticamente modificadas para resistir

al ataque del Virus de la mancha anular de la papaya (PRSV).

c) En ambos casos se utiliz la estrategia de resistencia derivada del patgeno(PDR). En el caso de la calabaza, los genes introducidos correspondan a las

cpsides virales de ambos virus. Para el caso de la papaya, se le introdujo el gen

que codifica la cpside del virus PRSV.

Actividad 3. Anlisis de texto

Leer y analizar el texto publicado el 04/06/2009 en la Seccin Novedades del sitio deArgenBio www.argenbio.org . Luego responder a las siguientes preguntas.
http://www.argenbio.org/http://www.argenbio.org/


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EDICIN EDICIN N 121 Cientficos filipinos desarrollan batata resistente a virusFuente: http://www.argenbio.org/index.php?action=notas&note=4723

Filipinas espera poder contar en cinco aos con variedades de batata (papa dulce o camote)genticamente modificadas para resistir al ataque del virus del moteado plumoso (Sweet Potato FeatheryMottle Virus).

Cientficos de la Universidad del Estado de Visayas y del Instituto de Mejoramiento Vegetal (UPLB-IPB)de la Universidad de Los Baos, estn trabajando en el desarrollo de plantas de batata resistentes al virus atravs de la modificacin gentica mediada por la bacteriaAgrobacterium.

La batata es muy popular en Filipinas, con ms de 120.500 hectreas destinadas a su cultivo. Y de los15 virus conocidos que atacan al cultivo, 8 pueden encontrarse en Filipinas. Entre estos virus, el msimportante es el virus del moteado plumoso (SPFMV), asociado con el rizado de la hoja, enfermedadconocida en Filipinas como Kamote Kulot. Segn Manuel Palomar, lder del proyecto, los informes indicanque este virus reduce los rendimientos del cultivo de batata entre un 40 y un 60% en Leyte y entre un 85% yun 98% en Albay.

El investigador explica que la resistencia al virus puede lograrse a travs de la transferencia del gen de laprotena de la cubierta del SPFMV a las variedades locales de batata. Por ahora estamos armando lasconstrucciones genticas y estandarizando los procesos de transformacin y cultivo celular. Esperamos poder

iniciar los ensayos a campo en 2011, explic Lolita Dolores, virloga y parte del proyecto.El proyecto est financiado por el Servicio Internacional para las Adquisiciones de las Aplicaciones

Agrobiotecnolgicas (ISAAA) y el Departamento de Ciencia y Tecnologa del Consejo Filipino para laInvestigacin y el Desarrollo de la Agricultura, la Silvicultura y los Recursos Naturales (DOST-PCARRD).

Responder las siguientes preguntas:

a) Cul fue el desarrollo de los autores del trabajo?b) Qu ventajas tienen las batatas transgnicas obtenidas en este trabajo

respecto de las batatas no transgnicas?

c) Qu estrategia de resistencia utilizaron? Explicar.d) Qu gen se le introdujo y por qu le confiere resistencia frente a SPFMV?

Respuestas

a) Desarrollaron una batata (papa dulce o camote) genticamente modificada

resistente al ataque del virus del moteado plumoso (SPFMV).

b) La ventaja es que estas papas genticamente modificadas resisten al ataque de

este virus y evitan la disminucin en el rendimiento de este cultivo.

c) La estrategia de resistencia utilizada fue la resistencia derivada del patgeno(PDR). Esta estrategia se basa en el uso de material gentico del propio virus para

generar resistencia por ingeniera gentica. Esta estrategia se basa en expresar

protenas o ARNs virales que evitan o bloqueen ciertas funciones virales.

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d) Se le introdujo a las batatas el gen correspondiente a la protena de la cpside

(cubierta) del SPFMV. La expresin de esta protena en las batatas transgnicas le

confiere resistencia frente a este virus ya que bloqueara la decapsidacin del mismo

impidiendo que comience su ciclo de infeccin.

Actividad 4. Actividad de investigacin

La siguiente actividad tiene como objetivo realizar una tarea de investigacin sobre el

virus que provoca el Mal de Ro Cuarto (MRC).

A travs de esta actividad, se busca aprender a realizar una bsqueda de informacin

en Internet. Esta es una prctica fundamental para el trabajo en el aula ya que ensea

a identificar y seleccionar, de entre la enorme diversidad de informacin que abunda

en la red, cules son aquellos sitios que resultan confiables. La confiabilidad de un

sitio se basa en informacin avalada cientficamente y respaldada por institutos uorganizaciones especializadas en el tema que se investiga.

Palabras clave para la bsqueda en Internet: virus del Mal de Ro Cuarto, INTA

Castelar, Bioceres, biotecnologa, Dalia Lewi, Mariana del Vas.

Responder el siguiente cuestionario:

a) Qu es el Mal de Ro Cuarto? Cul es su importancia en nuestro pas?

b) En qu zonas de nuestro pas es endmica esta enfermedad?

c) Qu tipo de genoma y qu estructura de cpside tiene este virus?

d) Cmo se transmite el virus?

e) Cules son los sntomas que presentan las plantas de maz infectadas?

f) Qu proyectos biotecnolgicos se estn desarrollando en nuestro pas para evitar

o combatir esta enfermedad? Actualmente se cultiva comercialmente este maz

transgnico?

Respuestas

a) El Mal de Ro Cuarto es la principal enfermedad que afecta al cultivo de maz en la

Argentina y es causada por un virus (virus del Mal de Ro Cuarto, MRCV) y slo existe

en nuestro pas. Esta enfermedad es clave en la Argentina ya que es la responsable de

importantes prdidas econmicas en los cultivos de maz debido a la severidad de los


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sntomas que produce. En la campaa 1996/97, la enfermedad afect en gran escala a

las principales regiones productoras de maz de la Argentina. Muchas zonas sufrieron

la prdida total de la produccin de granos. Tambin es importante porque puede

afectar otros cultivos tales como la avena, el sorgo, el trigo, el mijo, la cebada y el

centeno.b) Las zonas endmicas comprenden el sur de Crdoba, noreste de San Luis, oeste de

Buenos Aires y norte de La Pampa.

c) El virus del Mal de Ro Cuarto presenta un genoma de ARN (10 segmentos) y la

estructura de la cpside tiene forma icosahdrica.

d) Este virus es transmitido por el vector Delphacodes kuscheli. Este insecto es unachicharrita que transmite al virus de manera persistente y propagativa, es decir que el

virus se multiplica dentro del insecto, y este vector lo transmite durante toda su vida.

e) La sintomatologa que presentan las plantas infectadas son: acortamiento de losentrenudos y altura reducida, malformacin de hojas, races reducidas, espigas

numerosas, deformes y estriles, mazorcas con escasa formacin de granos y

enaciones (engrosamientos rugosos) en las nervaduras en el envs de las hojas.

f) Uno de los proyectos que se desarroll fue la obtencin de plantas transgnicas de

maz que expresen molculas (ARN) derivadas del virus MRCV, en base al concepto de

resistencia derivada del patgeno. Esta estrategia confiere a la planta la capacidad

de resistir la infeccin por parte de este virus debido a la induccin del silenciamiento

gnico post-transcripcional (PTGS). Este proyecto fue llevado a cabo entre la empresa

Bioceres S.A. y el Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuaria (INTA).

Actualmente no se cultiva comercialmente este maz, an no ha sido autorizado y se

encuentra en fase de experimentacin.

MATERIAL DE CONSULTA

1. Interaccin planta-virus durante el proceso infectivo. C. Stange. Ao 2006. Revista

Ciencia Agraria. Pginas 1 a 20. Idioma espaol.

2. Resistencia a virus. Materia Agrobiotecnologa. FCEN-UBA. Idioma espaol.

http://www.fbmc.fcen.uba.ar/fbmcespanol.html
http://www.fbmc.fcen.uba.ar/fbmcespanol.htmlhttp://www.fbmc.fcen.uba.ar/fbmcespanol.htmlhttp://www.fbmc.fcen.uba.ar/fbmcespanol.html


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3. Introduccin a los Virus Vegetales, el Enemigo Invisible. Idioma espaol.

http://www.apsnet.org/education/introplantpath/PathogenGroups/PlantVirusEspanol/

default.htm

4. Una Introduccin Multilinge Ilustrada a Los Patgenos y Enfermedades de Plantas.

Documento publicado en el sitio Education Center. Programa perteneciente a la

American Phytopathological Society. Idioma espaol.

www.apsnet.org/education/Mlingual/Spanish/9Cs.rtf5. Toward a quarter century of pathogen-derived resistance and practical approaches

to plant virus disease control. Gottula J y Fuchs M. Ao 2009. Revista Advances Virus

Research, volumen 75, pginas 161 a 183. Idioma ingls.

6. http://www.dpvweb.net/index.php.Sitio web: Descriptions of Plant Viruses. Base de

datos sobre virus vegetales. Base de datos financiada por la Association of Applied

Biologists y la Academia de Ciencias Agrarias de Zhejiang, China. Idioma ingls.

7. The tobacco mosaic virus particle: structure and assembly. A Klug. Ao 1999.

Philosophical Transactions of the Royal Society, volumen 354, pginas 531 a 535.

Idioma Ingls.

8. Aggie Horticulture. Sitio web con informacin sobre produccin de cultivos y

jardinera. http://aggie-horticulture.tamu.edu/ Idioma Ingls.

9. Master Gardener Training. Sitio web de informacin sobre enfermedades de

plantas. Este programa pertenece al Departamento de Patologa Vegetal de la

Universidad de Wisconsin Madison. Idioma Ingls.

http://www.plantpath.wisc.edu/PDDCEducation/EducationIndex.htm
http://www.apsnet.org/education/introplantpath/PathogenGroups/PlantVirusEspanol/default.htmhttp://www.apsnet.org/education/introplantpath/PathogenGroups/PlantVirusEspanol/default.htmhttp://www.apsnet.org/education/introplantpath/PathogenGroups/PlantVirusEspanol/default.htmhttp://www.apsnet.org/education/Mlingual/Spanish/9Cs.rtfhttp://www.dpvweb.net/index.phphttp://aggie-horticulture.tamu.edu/http://www.plantpath.wisc.edu/PDDCEducation/EducationIndex.htmhttp://www.plantpath.wisc.edu/PDDCEducation/EducationIndex.htmhttp://www.plantpath.wisc.edu/PDDCEducation/EducationIndex.htmhttp://aggie-horticulture.tamu.edu/http://www.dpvweb.net/index.phphttp://www.apsnet.org/education/Mlingual/Spanish/9Cs.rtfhttp://www.apsnet.org/education/introplantpath/PathogenGroups/PlantVirusEspanol/default.htmhttp://www.apsnet.org/education/introplantpath/PathogenGroups/PlantVirusEspanol/default.htm

Cuaderno 121 Virus en Plantas

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