Desarrollo de herramientas biotecnológicas basadas en el virus emergente Tomato leaf curl New Delhi virus

La producción intensiva de hortalizas afronta constantemente nuevos problemas, siendo uno de los principales las enfermedades producidas por virus. Las virosis inciden de forma cada vez más grave en el valor final de la producción y en la rentabilidad de los cultivos; así, en algunas zonas geográficas han llegado a convertirse en el principal factor limitante del cultivo. De particular importancia son los problemas causados por virosis emergentes. Un ejemplo recentísimo de la mayor importancia se está dando estos días en cultivos de cucurbitáceas del sureste español con el caso de Tomato leaf curl New Delhi virus (ToLCNDV), un virus estrechamente relacionado con el bien conocido virus del rizado amarillo del tomate (o virus de la cuchara) (Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV). En el año 2011, se observaron síntomas de una nueva enfermedad viral en calabacín, en campo y en invernadero, consistentes en el rizado de las hojas jóvenes, aparición de amarilleo muy intenso, detención del crecimiento de las plantas afectadas y rizadura suave en la piel del fruto joven. Durante el verano y el otoño de 2013 este síndrome se extendió amplísimamente, afectando también a cultivos tardíos de melón (Juarez et al., 2013; 2014). Recientemente, investigadores del grupo de Patología Vegetal CEBAS/UMH (liderado por Miguel A. Aranda por el CEBAS-CSIC y Miguel Juárez por la Universidad Miguel Hernández) identificaron ToLCNDV como responsable del síndrome descrito (Juarez et al., 2014). ToLCNDV es un virus de la familia Geminiviridae y del género Begomovirus, en principio geográficamente confinado al subcontinente indio, pero que ha ido expandiéndose hacia otras zonas de Asia, incluyendo China y el Oriente Medio, y ahora presente en España. La gama de huéspedes de ToLCNDV es muy amplia, afectando principalmente a cucurbitáceas y solanáceas (Juarez et al., 2014). El estudio de los condicionantes epidemiológicos de la enfermedad causada por ToLCNDV, así como la identificación y/o desarrollo de métodos clásicos de control, incluyendo cultivares resistentes, son los temas de proyectos recientemente solicitados ante diversas instancias (M.A. Aranda, comunicación personal). En este proyecto se pretende convertir la reciente introducción de ToLCNDV en la Región de Murcia en una oportunidad para el desarrollo de una herramienta biotecnológica de enorme potencial. Por un lado, se desarrollarán clones infectivos de ToLCNDV, que serán de gran ayuda para las labores de investigación sobre este virus que ya se están llevando a cabo en la Región de Murcia. Por otra parte, partiendo de estos clones, se construirá un replicón basado en este virus, capaz de multiplicarse eficientemente en células de cucurbitáceas y de solanáceas. Este replicón se usará para desarrollar un vector de alta eficiencia en la edición de genomas de cucurbitáceas y solanáceas. Es importante destacar que la modificación dirigida de genomas (genome editing) tiene una importancia creciente en genómica funcional de eucariotas y en su mejora biotecnológica. Sin embargo, hasta hace poco tiempo la disponibilidad de métodos de edición de genomas ha sido muy limitada. A principios de 2013, un nuevo método basado en el sistema CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) / Cas (CRISPR - associated) de tipo II de bacterias ha emergido con enorme fuerza. Dada la simplicidad de CRISPR/Cas, es un sistema extraordinariamente prometedor para la modificación dirigida de genomas. De hecho, a pesar de la reciente descripción del sistema, ya hay un buen número de publicaciones en las que se ha usado para la modificación dirigida de los genomas de Arabidopsis thaliana, Nicotiana benthamiana, tabaco, sorgo, arroz y trigo. Sin embargo, un factor limitante para su aplicación es la eficiencia de generación de mutantes, que en especies como melón y tomate parece ser baja (M.A. Aranda, comunicación personal). Muy recientemente, Baltes et al. (2014) han desarrollado un sistema basado en un virus próximo a ToLCNDV para mejorar esa eficiencia. Sin embargo, la limitada gama de huéspedes del virus que Baltes et al. (2014) han utilizado restringe la aplicación de su tecnología. Esa es la razón principal tras esta propuesta de proyecto, ya que ToLCNDV tiene una gama de huéspedes amplia, y por tanto, la tecnología que se desarrolle en base a este virus será potencialmente aplicable a un número grande de especies hortícolas, incluyendo melón y tomate. Referencias: Baltes N.J., Gil-Humanes J., Cermak T., Atkins P.A. y Voytas D.F. (2014) DNA replicons for plant genome engineering. The Plant Cell, 26: 151-163 Juárez M., Kassem M.A., Sempere R.N., Gómez P., Mengual C.M. y Aranda, M.A. (2013) Virus de cucurbitáceas en el sureste español. viejos conocidos y nuevas amenazas. Phytoma-España, 251: 31-36 Juárez M., Tovar R., Fiallo-Olivé E., Aranda M.A., Gosálvez B., Moriones E. y Navas-Castillo J. (2014) First detection of Tomato leaf curl New Delhi virus infecting zucchini in Spain. Plant Disease "First Look" paper http://dx.doi.org/10.1094/PDIS-10-13-1050-PDN.