¿Científica o paparazzi?

Xylella fastidiosa (Xf): bacteria que habita en el xilema (vasos conductores de la planta) de plantas (Xylella) y que tiene un crecimiento muy lento en los medios de cultivo microbiológico (fastidosa). Es una bacteria de cuarentena en la UE, su peligro radica en que es el agente causal de numerosas enfermedades, algunas de ellas muy graves, que podrían tener repercusiones económicas para distintos cultivos europeos y muy especialmente para la economía española, dado que puede afectar a olivo, vid, cítricos, frutales de hueso, almendro y numerosas especies de interés ornamental como romero, lavanda, etc. Es transmitida por insectos chupadores de la savia, y se puede establecer en más de 650 plantas huésped. Xf al colonizar el xilema de la planta huésped impide la eficiente circulación de agua, provocando su muerte. Actualmente no tiene cura y la única alternativa es mediante el control del insecto vector y erradicación de las zonas infectadas.

Las plantas han desarrollado sus propias adaptaciones para aliviar la mayoría de los estreses bióticos y abióticos en la naturaleza, también dependen de los microorganismos para sobrevivir y defenderse de los patógenos (Hassani et al., 2018). En la naturaleza, las plantas sanas viven en asociación e interactúan con una gran cantidad de microorganismos, colectivamente llamado microbioma vegetal, que ahora se sabe que desempeña un papel importante en la salud de las plantas. En nuestro grupo, se está investigando el papel del microbioma frente a patógenos vasculares, como las diferentes interacciones que existen entre las comunidades microbianas que viven en el xilema de la planta (Anguita-Maeso et al., 2020). ¿Os imagináis que pudiéramos “espiar” a los patógenos y estas interacciones? Pues es posible gracias al uso de cámaras de microfluidos que permiten simular espacialmente nichos ecológicos a escalas micrométricas creando un microambiente controlable mediante la inyección de fluidos de distinta composición a una presión y velocidad constante a través de un canal. En concreto, los chips fabricados en elastómero de silicona, como el PDMS, sobre soporte de cristal, permiten simular el nicho ecológico de los haces vasculares del xilema de una planta. Obteniendo ventajas como: miniaturización, alto rendimiento, rapidez, integración y menor consumo de materiales y reactivos.

Los chips de microfluidos fabricados en nuestro laboratorio nos permiten caracterizar diversos procesos asociados con la colonización vascular de Xf incluyendo: la fuerza de adhesión, formación de biopelículas, movilidad, y división celular. La puesta a punto de esta metodología nos permite estudiar factores asociados con la virulencia, así como el estudio de la interacción, competición y posible antagonismo in situ entre distintas subespecies de Xf o con otras bacterias habitantes del xilema, que pueden actuar como agentes de biocontrol de este patógeno.

Se ha demostrado que la colonización por Xf y el desarrollo de enfermedades en las plantas huésped están relacionados con el tamaño de los agregados celulares, la motilidad bacteriana y la formación de biopelículas, que están mediadas por pili tipo I y tipo IV, entre otras características. En un estudio en el que se caracterizaron fenotípicamente cepas de la subespecie fastidiosa del brote de Mallorca: IVIA5235, IVIA5770, XYL461, R2XF4358/18, que se aislaron de cerezo, vid y Rhamnus alaternus, se observó que existen diferencias en la fuerza de adhesión, y por lo tanto unión celular de Xf pese a pertenecer a la misma subespecie y secuencia tipo (ST).  

Pseudomonas putida tiene un sistema de secreción muy curioso: T6SS, una eficaz máquina de matar. Sorprendentemente, P. putida erradica una amplia gama de bacterias de una manera dependiente de K1-T6SS, lo que demuestra que T6SS es fundamental para “empoderar” a P. putida para luchar contra los competidores (Bernal et al., 2017). En colaboración con la Dr. Patricia Bernal de la Universidad de Sevilla, se está evaluando la capacidad de P. putida de actuar como agente de control biocontrol de Xf, analizando la competición/inhibición entre ambas.

Usando la cámara de microfluidos se puede “espiar” en vivo si estos microorganismos establecen una relación amistosa o si finalmente, nuestra “salvadora-P. putida” mata a nuestros malvados patógenos. Para ello previamente se ha caracterizado el comportamiento en cámara de microfluidos tanto del agente patógeno como del agente de biocontrol: conociendo tamaño celular durante el ensayo, tiempo de división celular, formación de agregados, entre otros.

Una vez caracterizado el comportamiento, se evaluó la competición/inhibición, en la figura 3 se puede ver un ensayo en el que se enfrenta a P. putida KT2400 marcada con proteína mCherry (roja) con P. savastanoi marcada con proteína GFP (verde), 10 horas más tarde del inicio de la inoculación. En el canal de arriba como control se inoculó P. savastanoi-GFP mientras que en el canal de abajo se inoculó una mezcla de P. savastanoi-GFP + P. putida KT2400-mCherry. Se puede apreciar como en el canal de abajo la cantidad del agente patógeno es menor, por lo que efectivamente P. putida KT2400-mCherry ejerce una acción de biocontrol contra la bacteria fitopatógena P. savastanoi.  

En futuros trabajos se evaluará la competición/inhibición de P. putida KT2400 en cámaras de microfluidos frente a Xf, para determinar si esta bacteria podría actuar como agente de biocontrol frente a bacteria que está causando enfermedades con notables pérdidas económicas en cultivos de gran importancia para nuestra agricultura. Por lo tanto, ¡quién me dijo a mi al inicio de la tesis que ser una paparazi científica me iba a dar la posibilidad de salvar el mundo…!

Xylella fastidiosa (Xf): bacteria que habita en el xilema (vasos conductores de la planta) de plantas (Xylella) y que tiene un crecimiento muy lento en los medios de cultivo microbiológico (fastidosa). Es una bacteria de cuarentena en la UE, su peligro radica en que es el agente causal de numerosas enfermedades, algunas de ellas muy graves, que podrían tener repercusiones económicas para distintos cultivos europeos y muy especialmente para la economía española, dado que puede afectar a olivo, vid, cítricos, frutales de hueso, almendro y numerosas especies de interés ornamental como romero, lavanda, etc. Es transmitida por insectos chupadores de la savia, y se puede establecer en más de 650 plantas huésped. Xf al colonizar el xilema de la planta huésped impide la eficiente circulación de agua, provocando su muerte. Actualmente no tiene cura y la única alternativa es mediante el control del insecto vector y erradicación de las zonas infectadas.

Las plantas han desarrollado sus propias adaptaciones para aliviar la mayoría de los estreses bióticos y abióticos en la naturaleza, también dependen de los microorganismos para sobrevivir y defenderse de los patógenos (Hassani et al., 2018). En la naturaleza, las plantas sanas viven en asociación e interactúan con una gran cantidad de microorganismos, colectivamente llamado microbioma vegetal, que ahora se sabe que desempeña un papel importante en la salud de las plantas. En nuestro grupo, se está investigando el papel del microbioma frente a patógenos vasculares, como las diferentes interacciones que existen entre las comunidades microbianas que viven en el xilema de la planta (Anguita-Maeso et al., 2020). ¿Os imagináis que pudiéramos “espiar” a los patógenos y estas interacciones? Pues es posible gracias al uso de cámaras de microfluidos que permiten simular espacialmente nichos ecológicos a escalas micrométricas creando un microambiente controlable mediante la inyección de fluidos de distinta composición a una presión y velocidad constante a través de un canal. En concreto, los chips fabricados en elastómero de silicona, como el PDMS, sobre soporte de cristal, permiten simular el nicho ecológico de los haces vasculares del xilema de una planta. Obteniendo ventajas como: miniaturización, alto rendimiento, rapidez, integración y menor consumo de materiales y reactivos.