Patologías

Mecanismos de defensa de las algas rojas contra los patógenos oomicetos

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By Milthon Lujan

Oomicetos patógenos que infectan a las algas rojas. Fuente: Wen et al., (2023), Algae.
Oomicetos patógenos que infectan a las algas rojas. Fuente: Wen et al., (2023), Algae.

La floreciente industria de la acuicultura de las algas rojas se enfrenta a un enemigo oculto: los patógenos oomicetos. Estos depredadores microscópicos amenazan con diezmar los cultivos de algas, poniendo en peligro tanto la producción de estas macroalgas como los beneficios ambientales.

Con la finalidad de desarrollar medidas de control efectivas, se necesita conocer los mecanismos celulares y moleculares de las interacciones huésped-patógeno en las algas rojas, para garantizar que la acuicultura de estas algas continue proveyendo compuestos bioactivos.

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Una revisión científica, publicada por investigadores de la Kongju National University, Victoria University of Wellington y de Kamchatka State Technical University, compila una lista revisada de oomicetos patógenos conocidos por infectar a las algas rojas marinas. Asimismo, el estudio incluye las investigaciones sobre las respuestas moleculares y celulares de las algas rojas a la infección por oomicetos.

Enemigo poco conocido

Los oomicetos son uno de los patógenos más importantes, debido a que son capaces de infectar a un rango de algas, plantas y animales. Varios oomicetos patogénicos son responsables de la destrucción y pérdidas en la agricultura y la acuicultura.

La lucha contra los oomicetos se ve obstaculizada por la falta de conocimiento. La investigación sobre su propagación, los mecanismos de defensa de las algas e incluso su clasificación adecuada está envuelta en una nebulosa. En los notorios géneros Pythium y Olpidiopsis, las clasificaciones existentes basadas en la morfología a menudo se contradicen con la evidencia molecular.

Por otro lado, los investigadores han identificado siete especies de oomicetos que infectan a las algas rojas: Eurychasmidium tumefaciens, E. sacculum (formalmente conocido como Eurychasma sacculus), Sirolpidium andreei (formalmente conocido como Olpidiopsis andreei), Petersenia lobata, P. pollagaster, Pontisma lagenidioides, y Pythium marinum. Pero solo dos especies Pyt. marinum y Po. agenidioides han sido estudiadas taxonómicamente usando métodos moleculares.

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Por otro lado, Badis et al., (2019) describieron dos nuevas especies de oomicetos Olpidiopsis palmariae and O. muelleri spp. que infectan los cultivo comerciales de las algas rojas Palmaria y Porphyra en Europa; y Badis et al., (2020) reportan que Pythium porphyrae, causante de la enfermedad de podredumbre roja, es responsable de brotes devastadores en las granjas del cultivo de la macroalga Pyropia.

Defensa de las algas rojas contra los oomicetos patógenos

Las macroalgas rojas presentan una diversidad de respuestas inmunes a la infección de los patógenos.

Estudios recientes han identificado genes clave involucrados en la defensa de las algas rojas, revelando dos líneas de fortificación: inmunidad desencadenada por patrones (PTI) e inmunidad desencadenada por efectores (ETI). PTI actúa como una primera línea de defensa, mientras que ETI lanza un ataque dirigido contra armas de oomicetos específicos. Además, la investigación sugiere que la señalización mediada por calcio juega un papel crucial en la respuesta inmune de las algas.

Control de los oomicetos

Los métodos de control de las enfermedades de los oomicetos fueron desarrollados por los mismos productores de algas marinas en el campo, particularmente en el cultivo de Pyropia, y desarrollado a niveles industriales en Asia.

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Las estrategias de control actuales, que se basan en la resistencia natural de las algas a las duras condiciones, son instrumentos contundentes. Los productores de algas inhiben el crecimiento de los patógenos mediante la exposición de las redes al aire por varias horas y las dejan secar a la luz solar.

Otro de los métodos es el lavado con ácido de las redes de cultivo para reducir las algas verdes epífitas, las diatomeas y los patógenos oomicetos. Un barco equipado pasa por debajo de la red de cultivo y la red se sumerge en una solución ácida mientras el barco avanza lentamente.

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Si bien estos métodos son eficaces, pueden tener consecuencias ambientales no deseadas. Por ejemplo, el método en donde se emplea ácido tiene poco efecto sobre el tizón de Olpidiopsis y es una carga para el medio ambiente.

Asimismo, el estudio cita el estudio de Kim et al., (2023) donde emplearon una tecnología que puede controlar de forma eficaz los patógenos oomicetos lavando las redes de acuicultura con propionato de calcio, y está a la espera de la revisión gubernamental.

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La búsqueda de soluciones sostenibles continúa y los investigadores exploran vías como la cría selectiva, los extractos de algas marinas e incluso las algas genéticamente modificadas.

Conclusión

Según los investigadores aún se necesitan responder muchas preguntas para mejorar el conocimiento de los patógenos de las granjas de algas marinas y cómo sus impactos pueden ser mitigados.

Asimismo destacan que aunque algunos aspectos de la inmunidad innata de Pyropia spp. se han mostrado después de la infección con oomicetos, aún se requiere de mayores investigaciones sobre la inmunidad innata en otras algas rojas para tener un mejor conocimiento.

El artículo que proporcionó es un paso valioso para desenmascarar la amenaza de los oomicetos. Al compilar una lista revisada de patógenos de algas rojas, aclarar su taxonomía y arrojar luz sobre los mecanismos de defensa de las algas, allana el camino para estrategias de gestión más inteligentes y efectivas.

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El estudio fue gestionado por Marine Fishery Bio-resources Center, y financiado por el National Marine Biodiversity Institute of Korea (MABIK) y el National Research Foundation of Korea (NRF).

Contacto
Gwang Hoon Kim
Department of Biological Sciences
Kongju National University
Gongju 32588, Korea
Tel: +82-41-850-8504, Fax: +82-41-850-8479
E-mail: ghkim@kongju.ac.kr

Referencia principal (acceso abierto)
Wen, X., Zuccarello, G. C., Klochkova, T. A., & Kim, G. H. (2023). Oomycete pathogens, red algal defense mechanisms and control measures. Algae, 38(4), 203-215.

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Referencias adicionales

Badis, Y., Klochkova, T. A., Strittmatter, M., Garvetto, A., Murúa, P., Sanderson, J. C., … & Gachon, C. M. (2019). Novel species of the oomycete Olpidiopsis potentially threaten European red algal cultivation. Journal of Applied Phycology, 31, 1239-1250.

Badis, Y., Han, J. W., Klochkova, T. A., Gachon, C. M., & Kim, G. H. (2020). The gene repertoire of Pythium porphyrae (Oomycota) suggests an adapted plant pathogen tackling red algae. Algae, 35(2), 133-144.

Kim, Y. T., Kim, R. W., Shim, E., Park, H., Klochkova, T. A., Kim, G. H., … & Kim, G. H. (2023). Control of oomycete pathogens during Pyropia farming and processing using calcium propionate. Algae, 38(1), 71-80.

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