Crops such as cucumber, watermelon, squash and cantaloupe are affected by the fungi Pseudoperonospora humuli and Pseudoperonospora cubensis, both which produce the downy mildew disease. In response, bioinformatics technology is used for the fisrt time allowing to identify genes of said pathogens, in order to define the ideal treatment to attack back.

With over two years of research, the purpose is to understand at a genomic level the differences between these fungi. If expressed genes are identified in a fungus but not in another, they serve as markers that will allow to apply the appropriate treatment in these crops, says Dr. Elsa Gongora Castillo (pictured), plant biotechnologist who works at North Carolina State University.

There she works in computer analysis for the study of identifying fungi that affect the plant family Cucurbitaceae (cucumber, pumpkin, cantaloupe, watermelon) in order to understand them.

Symptoms of downy mildew disease in cucmber leaf (Photo by Dr. Lina Quesada, NCSU Vegetable Pathology Lab)

"It's a bit like human disease but in plants, to understand the pathogen and its interaction with the plant allows to develop a functional cure to treat the affected plants" emphasizes the specialist in plant genomics.

The researcher explains that she seeks to define alternative systems beyond conventional fungicides to be applied in cucumber, pumpkin, cantaloupe and watermelon.

Symptoms of downy mildew disease in cantaloupe leaf (Photo by Dr. Lina Quesada, NCSU Vegetable Pathology Lab)

The downy mildew disease affecting these plants is caused by a fungal infection; therefore research aims to analyze their differences. First, samples of leaves from these plants are collected for in vitro cultures to isolate the fungi; then the DNA and RNA of fungi are extracted to sequence them and, through bioinformatic analysis, the researcher can determine the expression, the presence or absence of genes in the genomes of a species against each other.

"Here comes my computer analysis. With thesequences of pathogens, I identify the genes and their expression level; in other words, to study genes, I compare two of them, in this case genes from 'Pseudoperonospora cubensis' against 'Pseudoperonospora humuli', I see how many sequences there are for a given gene of P. cubensis and how many are there for the same gene P . humuli; if there is a difference in the number of sequences, we say that this gene is expressed or repressed; or if the gene is present or not in the genome " explained doctor Gongora.

Currently laboratory results obtained from computer analysis are being corroborated and the research team seeks to benefit American farmers and their crops. This analysis will provide help in creating study models with which to understand other large-scale phenomena.

"Our model can be replicated elsewhere, in Mexico for example. But I think it takes a lot of investment in science, to turn heads and, above all, a strong link between industry and science," concluded Dr. Elsa Gongora Castillo.

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Con análisis informático, mexicana busca sanar hortalizas de dañinos hongos

Con más de dos años de investigación, el propósito es entender a nivel genómico cuáles son las diferencias entre estos hongos. Si se identifican genes expresados en un hongo pero en otro no, funcionan como marcadores que permitirán aplicar el tratamiento idóneo en este tipo de cultivos, señala la doctora en biotecnología vegetal Elsa Góngora Castillo, quien trabaja en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.

Ahí, platica la mexicana, colabora en el análisis informático para el estudio de identificación de los hongos que afectan a la familia de plantas Cucurbitaceae (pepino, calabaza, melón, sandía) con el fin de entenderlos.

“Es un poco como las enfermedades humanas pero en plantas, entender el patógeno y su interacción con la planta para desarrollar una metodología funcional a fin de curar a las plantas afectadas”, enfatiza la especialista en genómica de plantas.

La investigadora explica que buscan definir regímenes alternativos a aplicar en pepino, calabaza, melón y sandía; más allá de los convencionales, como los fungicidas.

La enfermedad Mildiu velloso que afecta a estas plantas se produce por infección con hongos; por ello, la investigación consiste en analizar sus diferencias. Primero se colectan muestras de hojas de dichas plantas para hacer cultivos in vitro que aíslen a los hongos; posteriormente extraen el ADN (Ácido Desoxirribonucleico) y el RNA (Ácido Ribonucleico) de los hongos para secuenciarlos a través de un Sistema de Secuenciación Masiva que permite la generación de más de 15 millones de secuencias de DNA o RNA a bajo costo, y que a través del análisis bioinformático de estas secuencias se puede determinar la expresión de genes o la presencia o ausencia de genes en los genomas de una especie contra la otra.

“Aquí entra mi análisis informático. Con las secuencias de los patógenos, identifico los genes y su nivel de expresión; en otras palabras, para estudiar genes, comparo dos de ellos, en este caso los genes de ‘Pseudoperonospora cubensis’ contra ‘Pseudoperonospora humuli’, observo cuántas secuencias hay para un determinado gen de P. cubensis y cuántas hay para el mismo gen de P. humuli; si hay una diferencia en el número de secuencias, decimos que ese gen está expresado o reprimido; o si el gen está presente o no en el genora”, detalló la doctora Góngora.

Actualmente se están corroborando en el laboratorio los resultados obtenidos del análisis informático y el equipo de investigadores busca beneficiar a agricultores estadunidenses con el cuidado de sus cultivos. Prevén que este análisis ayude en la creación de modelos de estudio que permitan entender otros fenómenos a gran escala.

“Nuestro modelo se puede replicar en cualquier otro lugar, en México por ejemplo, sin embargo creo que hace falta mucha inversión en ciencia, que nos volteen a ver y, sobretodo, una vinculación sólida entre la industria y la ciencia”, finalizó la doctora Elsa Góngora Castillo.

(Agencia ID)