1. Percepció dels patògens, una àrea fonamental

Aquest estira i arronsa entre l'adaptació dels patògens a les defenses de la planta i l'adaptació de la planta als atacs s'ha produït de forma natural en tota l'evolució.

Ara, entendre i comprendre aquests canvis possibilitarà trobar noves varietats de plantes capaces de realitzar aquest procés molecular contra patògens d'una manera més efectiva, tal com ha explicat Youssef Belkhadir, investigador i líder de grup a l'Institut Gregor Mendel de Viena.

"Un dels reptes és entendre la complexitat inherent del creixement de les arrels. A més, les arrels tenen diferents vies d'integració i resposta al dany cel·lular, a la percepció de patrons moleculars associats amb microbis i altres tipus d'estrès", ha apuntat Niko Geldner, professor de la Universitat de Lausana (Suïssa).

Les seves investigacions, utilitzant ablacions amb làser en una única cèl·lula, han servit per comprendre com el dany en les arrels -encara que sigui restringit- té implicacions diferents a les que produeixen el dany a les fulles.

Les investigacions també se centren en prevenció: pot donar-se el cas de patògens 'dorments', presents en la naturalesa i que reapareguin per un canvi en les precipitacions. Un altre abordatge és aconseguir que les plantes siguin resistents a aquests patògens.

El canvi climàtic és una altra de les preocupacions i s'està fent un gran esforç per estudiar la interacció sobre què regula la defensa de les plantes i què regula el medi ambient. El motiu és que el creixement de les plantes (i també el dels patògens) està determinat per les temperatures del seu medi ambient: a més temperatura, els patògens creixen més i les plantes han de bregar amb un estrès addicional, amb més calor i menys aigua.

Una de les nombroses àrees de recerca en aquest camp se centra en els receptors de les quinases, un tipus d'enzim amb centenars de varietats i que estan codificats en el genoma de les plantes. Aquests enzims es troben a la superfície de la cèl·lula i com ha recalcat Cyril Zipfel, professor de l'Institut de Biologia Microbiana i de Plantes de la Universitat de Zuric, "controlen gairebé tots els aspectes de la vida de la planta, jugant un plaer central: des la reproducció al creixement i les respostes a entorn exterior "

Els insectes poden jugar un paper important, ja que transmeten de planta a planta els patògens (coneguts amb el terme genèric de fitoplasma), causant canvis rellevants en l'arquitectura de la planta colonitzada -com les alteracions en el desenvolupament de les flors o la formació de fulles similars a flors- i modulant els seus mecanismes de defensa.

Els patògens poden, a més, tenir importants repercussions econòmiques. Un exemple és l'epidèmia de la malaltia 'escombra de bruixa', disseminada per cigales i que va destruir recentment més de la meitat dels arbres de llima àcida d'Oman i l'Iran, fent emmalaltir també a altres arbres de cítrics, com diversos tipus de llimoners .

"Un dels fenòmens més espectaculars de la biologia és aquest segrest absolut de les plantes per aquests paràsits, de manera que les plantes amfitriones es converteixen en una mena de 'zombies' que se centren en garantir la supervivència dels paràsits per sobre del seu pròpia supervivència ", ha descrit Saskia Hogenhout, líder de projecte en el centre John Innes de Norwich, Regne Unit. Recentment, s'ha publicat un model mecanístic de múltiples capes per comprendre els patrons d'epidèmia d'aquests patógenos¹.

Una altra malaltia, anomenada 'foc bacterià', va afectar a les plantes a Suïssa en l'última dècada. Encara que, en aquest cas, la causa va ser el canvi climàtic, amb humitat més elevada i primaveres més suaus, ha recordat Sheng Yang He, professor al laboratori d'Investigació de Plantes DOE d'East Lansing (Estats Units).

També les quatre greus epidèmies de fusariosis del blat que ha patit la Xina en els últims cinc anys és causa d'aquesta circumstància, en aquest cas per l'alta humitat i els estius càlids. “La temperatura elevada té un impacte dual en la defensa de la planta amfitriona i en la virulència de las bacteries². I els efectes en el creixement es veuen tant en les temperatures elevades a llarg termini com a curt termini, en les onades de calor”, ha exposat l’expert.

Des del seu punt de vista, els estudis que es realitzen sobre interaccions de plantes i patògens deuen, cada vegada més, considerar la naturalesa multidimensional de les interaccions entre la malaltia, l'entorn i el microbioma, de manera que es reflecteixi millor el que succeeix tant en els camps de cultiu com en els ecosistemes naturals.

Però potser el cas més conegut és el del patogen Phytophtfora infestans, que a mitjans del  segle XIX va destruir totes les plantacions de patata d'Irlanda causant una gran fam i enormes pèrdues econòmiques, a més d'un milió de morts de fam i l'emigració d'un altre milió de persones. Tolga Bozkurt, investigador de l'Imperial College de Londres, centra els seus treballs en aquest patogen i apunta el paper que juga un procés anomenat autofàgia selectiva relacionada amb la defensa per contribuir a la immunitat

Els avenços en tècniques moleculars d'alt rendiment, sumades a l'anàlisi de dades computacionals, ha permès avançar en la comprensió de com hormones de les plantes com les citoquines o l'àcid salicílic influeixen en l'activació de les defenses i les seves conseqüències en el creixement de la planta tal com ha detallat Cris Argueso, professora de la Universitat de l'Estat de Colorado (EUA).

Un altre tipus d'abordatge, denominat meta-anàlisi perfilador de gens de tot el genoma i realitzat per Teva Vernoux al Laboratori RDP de Lió (França), ha permès descriure la xarxa de gens que es posen en marxa per una petita molècula de senyalització que participa en la floració i en el patró de creixement de les plantes.