Las superficies biomiméticas pueden prevenir las enfermedades fúngicas.

Investigadores de la Universidad de Adelaida, Australia, proponen abordar las enfermedades fúngicas foliares como un problema de biointerfaz. Este enfoque busca identificar las señales físicas y químicas que utilizan los patógenos para reconocer la superficie de la hoja. Este conocimiento puede orientar estrategias preventivas basadas en la mejora genética y en productos capaces de modificar las propiedades de la cutícula vegetal (doi 10.1116/6.0005533).

Este concepto se basa en un paso común a los patógenos foliares. Antes de la infección, el hongo necesita entrar en contacto con la hoja y reconocer al huésped. Las características de la superficie pueden estimular la germinación de las esporas y el avance de la colonización. La interrupción de este reconocimiento puede prevenir o reducir el desarrollo de la enfermedad.

Primera interfaz

La cutícula recubre las partes aéreas de las plantas y constituye la primera interfaz con el medio ambiente. Esta capa está formada por una matriz de cutina y ceras cuticulares. Las ceras epicuticulares ocupan la región externa y determinan propiedades como la composición química, la hidrofobicidad, la rugosidad y la topografía.

La composición varía según la especie, el cultivar, el tejido, la etapa de desarrollo y las condiciones ambientales. Las ceras incluyen compuestos alifáticos de cadena larga, así como terpenos, polifenoles y sustancias volátiles. En la superficie, estos materiales pueden formar estructuras cristalinas con morfologías laminares, fibrosas o tubulares.

Reconocimiento del anfitrión

La evidencia recopilada en el estudio indica una función biológica de estas ceras en el reconocimiento del huésped. Las esporas de hongos pueden detectar compuestos específicos y ajustar sus acciones antes de la penetración. El oídio de la cebada, causado por Blumeria graminis subsp. hordei, responde al aldehído hexacosanal, con una cadena de 26 carbonos. El oídio del trigo, asociado con Blumeria graminis subsp. tritici, utiliza octacosanal, con una cadena de 28 carbonos. Estos compuestos se encuentran en las ceras epicuticulares de los respectivos cultivos.

Los modelos de infección tradicionales utilizan hojas enteras. Si bien permiten evaluar la susceptibilidad en especies y cultivares, dificultan la distinción entre los efectos de la química de la superficie, la morfología, la fisiología y las respuestas inmunitarias, explican los científicos. La variación natural del tejido también reduce la reproducibilidad de los ensayos.

Numerosos estudios evalúan los cambios metabólicos, proteómicos o transcriptómicos tras el establecimiento de la enfermedad. Estos métodos describen las respuestas posteriores, pero no aíslan los factores responsables del éxito del patógeno en su primer contacto con la planta.

Superficies artificiales

Para superar esta limitación, los investigadores proponen superficies artificiales recubiertas con ceras de hojas. El sistema deposita extractos de cera sobre sustratos inertes y forma películas de composición conocida. La técnica de recubrimiento por centrifugación extiende una solución sobre una superficie en movimiento y produce una capa fina y uniforme.

El modelo conserva la composición química de la hoja y elimina parte de la complejidad de los tejidos vivos. La velocidad de rotación, el disolvente, el volumen y la concentración de la solución permiten controlar el grosor de la película y la hidrofobicidad. Los ensayos pueden relacionar estas propiedades con la germinación de las esporas.

Datos preliminares

Los datos preliminares presentados por los científicos muestran la germinación de dos subespecies de Blumeria graminis en superficies recubiertas con ceras de diferentes plantas. La integración de los resultados biológicos con la caracterización de las películas podría revelar compuestos o propiedades capaces de estimular la enfermedad.

Los primeros modelos producen superficies lisas. Si bien no reproducen la morfología natural completa de las ceras, permiten separar el efecto de la composición química. Los sistemas futuros podrían incorporar rugosidad, topografía, gradientes químicos, temperatura y humedad. Otras técnicas de deposición y microfabricación también podrían ampliar el control sobre las características de la superficie.

La propuesta incluye la evaluación de diferentes cultivos y grupos de patógenos. Gran parte de la investigación disponible se centra en los oídios biotróficos. La inclusión de royas, pudriciones, manchas y otros agentes podría contribuir a la creación de bases de datos de susceptibilidad. Estas bases de datos recopilarían información sobre el cultivo, el hongo y las variables de superficie.

Selección de plantas

Los resultados podrían orientar la selección de plantas con perfiles de cera menos favorables para el reconocimiento por parte del patógeno. Los programas de mejoramiento genético y edición genética podrían aprovechar esta diversidad. Otra alternativa consiste en el uso de aerosoles inspirados en la cutícula, formulados para modificar la superficie de la hoja y confundir los mecanismos de detección del hongo.

Estas estrategias aún requieren validación en plantas y en condiciones de campo. El objetivo es pasar del manejo posterior al tratamiento a la prevención del contacto infeccioso. Este enfoque no reemplaza los fungicidas ni las variedades resistentes, sino que ofrece una nueva línea de investigación para reducir la incidencia de enfermedades.