Un equipo liderado por el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha desarrollado un innovador método para la vigilancia y control de plagas y enfermedades en cultivos mediante plantas que brillan en la oscuridad.
Un sistema de luz inspirado en hongos
Utilizando un mecanismo de emisión de luz basado en hongos, los investigadores crearon un sistema bioluminiscente donde las plantas emiten un tipo de luz cuando están sanas y otro cuando son infectadas por un virus. Este cambio puede detectarse con cámaras fotográficas convencionales antes de que aparezcan síntomas visibles de la enfermedad. El estudio se publicó en la revista Nature Communications.
“Hemos creado plantas que brillan en la oscuridad y que, además, cambian de color cuando se infectan por un virus”, destacó Diego Orzáez, investigador del CSIC en el IBMCP y uno de los autores principales. El trabajo se basa en el sistema de bioluminiscencia de los hongos: cuatro enzimas transforman un compuesto natural de la planta (ácido cafeico) en una molécula que, al oxidarse, desprende una luz verde constante.
“Usando la misma maquinaria que hace brillar a ciertos hongos, hemos programado genéticamente plantas de tabaco para que emitan una luz amarilla de forma continua, como una ‘luz piloto’ que indica que todo funciona bien. Cuando un virus las infecta, esa luz cambia a verde. Un sistema automático de cámaras puede detectar la infección antes de que aparezca ningún síntoma visible”, explicó Orzáez.
Pruebas en plantas modelo
El equipo demostró la eficacia del sistema en plantas transgénicas de Nicotiana benthamiana, un pariente del tabaco utilizado como planta modelo en investigación. Primero, introdujeron genes del sistema de bioluminiscencia de hongos mediante virus modificados, lo que facilitó el seguimiento visual de la infección y las zonas afectadas. Luego, desarrollaron un sistema centinela con dos señales distintas para indicar la infección por potyvirus —el género más grande de virus que infectan plantas, incluyendo algunos de los más dañinos para la agricultura—, mediante un cambio en el color de la luz emitida.
Detección específica y de bajo coste
Cuando no hay infección, las plantas emiten una luz amarilla constante, indicando que el sistema funciona correctamente. Si la planta se infecta con potyvirus, una enzima del virus activa un cambio de color en la luz, detectable con dispositivos de bajo coste. “El cambio de color es específico del virus y detectable con una cámara fotográfica convencional”, aseguró Orzáez. “También hemos probado el sistema en un escenario de cultivo intercalado, mezclando estas plantas centinela con tomates infectados experimentalmente, y las plantas detectaron la infección antes de que el tomate mostrara síntomas visibles”, añadió.
Los métodos actuales de diagnóstico vegetal, como la PCR o el ELISA, son precisos pero requieren tiempo, personal especializado e instalaciones de laboratorio. “Nuestra planta, en cambio, monitoriza la infección de forma continua y autónoma, sin necesitar reactivos externos ni tomar muestras”, destacó Marta Vázquez, investigadora postdoctoral en el IBMCP y autora principal del trabajo. “Además, el diseño de doble salida con dos colores distintos minimiza los falsos negativos, ya que, si la planta deja de brillar completamente, también es una señal de alerta. Es como un detector de humos biológico integrado en el propio cultivo”, señaló.
Vigilancia temprana y aplicaciones futuras
Entre las aplicaciones más directas está la vigilancia temprana de enfermedades virales en invernaderos y cultivos en entornos controlados, donde bastaría con intercalar unas pocas plantas centinela entre el cultivo para detectar brotes antes de que se extiendan. A largo plazo, el mismo principio puede adaptarse a otros virus, e incluso a bacterias u hongos que tengan enzimas similares. También tiene potencial en el contexto del cambio climático, donde la llegada de nuevos patógenos invasores hace cada vez más urgente la detección temprana.
Este avance representa un paso significativo hacia una agricultura más sostenible y eficiente, permitiendo una respuesta rápida ante amenazas fitosanitarias.
