////// Science for a better life

Lo mejor de 2021

Llega el fin de año y con él las ganas de repasar los logros obtenidos.

Para Asuntos Científicos LatAm de Bayer Crop Science, fue sin duda un año marcado por el lanzamiento de nuestro Stand virtual. También fueron 12 meses de gran productividad para nuestros investigadores: de acuerdo con el servicio Web of Science, se publicaron más de 750 artículos con autores colaborando desde Bayer.

Como celebración, para este número, buscamos los 10 artículos más citados y los 10 con más interacciones, y les pedimos a sus autores que nos hablen brevemente sobre ellos. Los invitamos a elegir el tema de su preferencia y conocer estas publicaciones… y, por qué no, abrir la curiosidad sobre las otras 700.

Así despedimos 2021 y les deseamos un próspero 2022, con más y mejor ciencia.

Publicaciones comentadas, por tema

  • Resistencia a insecticidas
    • Fisiología de la resistencia
    • Evolución de resistencia en Myzus persicae
    • Una mirada abarcativa sobre Spodoptera
    • Mecanismos de resistencia en Myzus persicae
  • Resistencia a herbicidas
    • Mecanismos de resistencia a herbicidas dirigidos a ACCasa
  • Evaluación de riesgo en fitosanitarios
    • Movilidad de fitosanitarios en el suelo
    • Nueva técnica de análisis de metabolitos para análisis de residuos
    • Residuos de glifosato: los datos apoyan la seguridad
    • Seguridad de flupiradifurona para las abejas
  • Ingeniería química
    • Nuevo método para obtener derivados de N-aryl sulfoximina
  • Mejoramiento vegetal
    • Los avances en genómica, del laboratorio al campo
    • Los recursos genómicos apoyan el mejoramiento para la sustentabilidad
    • Un nuevo gen de resistencia contra el tizón tardío en papa
  • Enfermedades de los cultivos
    • Conociendo major el “arma de infección masiva” de Botrytis cinerea

Resistencia a insecticidas

Fisiología de la resistencia

Se sabe que los insectos, particularmente los insectos plaga que se alimentan de plantas de cultivo, desarrollan resistencia contra una variedad de compuestos químicos, incluidos los insecticidas. Los altos niveles de resistencia, que comprometen la eficacia de los insecticidas a las tasas recomendadas por la etiqueta, a menudo son conferidos por la sobreexpresión de enzimas metabólicas degradativas. Aquí revisamos los mecanismos moleculares que regulan la sobreexpresión de tales enzimas, lo cual es importante para comprender la resistencia metabólica para implementar estrategias de control de plagas más eficientes.

Amezian, D., Nauen, R., & Le Goff, G. (2021). Transcriptional regulation of xenobiotic detoxification genes in insects—An overview. Pesticide Biochemistry and Physiology, 174, 104822. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2021.104822

Evolución de resistencia en Myzus persicae

El pulgón verde del melocotón, Myzus persicae, es una plaga chupadora global que se alimenta de más de 400 plantas huésped diferentes, incluidos cultivos de campo, verduras y frutas. Es conocido como un vector de enfermedades graves de las plantas, como el virus de la remolacha amarilla, y responsable de las pérdidas de alto rendimiento si no se mantiene por debajo de los umbrales de daño económico. Esta plaga es extremadamente adaptativa y desarrolló resistencia a muchas clases de insecticidas. Aquí describimos cómo  una comprensión mecanicista de la evolución de la resistencia ha proporcionado conocimientos que se pueden utilizar para informar el diseño de evaluaciones de riesgo de resistencia y estrategias que tienen como objetivo prevenirla, contenerla o superarla.

Troczka, B. J., Singh, K. S., Zimmer, C. T., Vontas, J., Nauen, R., Hayward, A., & Bass, C. (2021). Molecular innovations underlying resistance to nicotine and neonicotinoids in the aphid Myzus persicae . Pest Management Science, 77(12), 5311-5320. https://doi.org/10.1002/ps.6558

Una mirada abarcativa sobre Spodoptera

El género Spodoptera incluye algunas de las plagas agrícolas más polífagas y destructivas del mundo. El éxito de muchas especies de este género se debe a sus sorprendentes habilidades para adaptarse a una amplia gama de plantas huésped y para desarrollar altos niveles de resistencia a los insecticidas. Esta información está dispersa por toda la bibliografía disponible y en la mayoría de los casos no permite identificar claramente los genes candidatos implicados en la resistencia a los insecticidas. En la presente revisión, analizamos y compilamos información sobre cerca de 600 casos que ayudan a informar futuras estrategias de manejo de la resistencia.

Amezian, D., Nauen, R., & Le Goff, G. (2021). Comparative analysis of the detoxification gene inventory of four major Spodoptera pest species in response to xenobiotics. Insect Biochemistry and Molecular Biology138, 103646. https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2021.103646

Mecanismos de resistencia en Myzus persicae

El pulgón Myzus persicae es una plaga chupadora global que se alimenta de más de 400 plantas huésped diferentes, incluidos cultivos de campo, verduras y frutas. Es un conocido vector de enfermedades graves de las plantas y responsable por altas pérdidas de rendimiento si no se mantiene por debajo de los umbrales de daño económico. Esta plaga es extremadamente adaptativa y desarrolló resistencia a muchas clases de insecticidas. Aquí describimos cómo la comprensión de los mecanismos de evolución de la resistencia ha proporcionado conocimientos que se pueden utilizar para informar el diseño de evaluaciones de riesgo y de estrategias para prevenir, contener o superar dicha resistencia.

Troczka, B. J., Singh, K. S., Zimmer, C. T., Vontas, J., Nauen, R., Hayward, A., & Bass, C. (2021). Molecular innovations underlying resistance to nicotine and neonicotinoids in the aphid Myzus persicae . Pest Management Science77(12), 5311-5320. https://doi.org/10.1002/ps.6558

Resistencia a herbicidas

Mecanismos de resistencia a herbicidas dirigidos a ACCasa

Este trabajo es una es una colaboración entre académicos (Universidad Estatal de Colorado) e industria (Bayer Crop Science). Los herbicidas dirigidos a ACCasa (Grupo 1) son herramientas esenciales para manejar pastos resistentes al glifosato como Digitaria insularis y Eleusine indica entre otros. Sin embargo, la dependencia excesiva de estos herbicidas ahora está llevando a una rápida evolución de la resistencia a múltiples herbicidas en América del Sur. En consecuencia, en un futuro próximo no se dispondrá de un modo de acción eficaz para gestionar en postemergencia los pastos con múltiple resistencia, lo que afectará el mantenimiento y la implementación del sistema de labranza cero. En nuestra revisión, describimos el estado del arte para la biología y resistencia de ACCasa. También proporcionamos una discusión integral sobre las estrategias de administración, para prevenir y mitigar la evolución de la resistencia a los herbicidas dirigidos a ACCasa en América del Sur.

Takano, H. K., Ovejero, R. F. L., Belchior, G. G., Maymone, G. P. L., & Dayan, F. E. (2021). ACCase-inhibiting herbicides: Mechanism of action, resistance evolution and stewardship. Scientia Agricola, 78(1), e20190102. https://doi.org/10.1590/1678-992x-2019-0102

Evaluación de riesgo en fitosanitarios

Movilidad de fitosanitarios en el suelo

Para la evaluación del riesgo de productos fitosanitarios, la evaluación reglamentaria de exposición a las aguas subterráneas en la Unión Europea tiene en cuenta las concentraciones medidas a solo un metro de profundidad por debajo del campo tratado. Nuestro artículo analiza la atenuación adicional de la concentración a medida que las moléculas se mueven más profundamente en la capa de agua subterránea, hasta que finalmente llegan a los pozos de extracción de agua potable. Combinando tanto enfoques de modelado como los datos de monitoreo de tres estudios diferentes a gran escala, se obtuvo un factor de dilución promedio de 60 desde el agua a poca profundidad en los campos tratados hasta los pozos de extracción de agua potable. Se propone que este factor se utilice para evaluaciones refinadas de riesgos ambientales y dietarios.

Herrmann, M., & Sur, R. (2021). Natural attenuation along subsurface flow paths based on modeling and monitoring of a pesticide metabolite from three case studies. Environmental Sciences Europe33(1), 59. https://doi.org/10.1186/s12302-021-00490-2

Nueva técnica de análisis de metabolitos para análisis de residuos

Durante los procesos de renovación de algunos compuestos, se nos pidió que recopiláramos datos de residuos para el ácido trifluoroacético (TFA), un producto de descomposición (metabolito) altamente polar y cargado. Los desafíos en tales análisis son muchos. Además de las dificultades en el análisis en sí mismo como fuertes interferencias de matriz, precisión o repetibilidad débiles, robustez débil y tiempos de vida de columna corta, un hecho importante es que el TFA está presente en casi todos los materiales vegetales, proveniente de muchas fuentes. Por lo tanto, es necesario diferenciar de manera confiable entre una muestra de control y una muestra tratada para evaluar la contribución de nuestros productos al nivel general de TFA.

Esto conlleva muchos desafíos y dificultades cuando se utilizan aplicaciones basadas en cromatografía líquida y espectrometría de masas, que hoy en día es el caballo de batalla en el análisis de residuos moderno. La electroforesis capilar (CE-MS/MS) es una técnica complementaria, más adecuada para medir compuestos cargados incluso en matrices complejas como son los extractos de plantas. En este trabajo documentamos la implementación de CE-MS/MS como herramienta complementaria en el Análisis de Residuos, y un primer método validado por GLP para medición de TFA en plantas. Hoy podemos analizar TFA con detección libre de interferencias, asombrosa precisión y repetibilidad, y resultados altamente confiables.

Stuke, S., Bemboom, P., Wirkner, H., Smith, W., & Lock, S. J. (2021). Residue analytical method for the determination of trifluoroacetic acid and difluoroacetic acid in plant matrices by capillary electrophoresis tandem mass spectrometry (CE-MS/MS). Journal of Chromatography A1646, 462096. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462096

Residuos de glifosato: los datos apoyan la seguridad

Como parte de los procesos reglamentarios normales para el registro de productos de protección de cultivo, las empresas registrantes realizan pruebas de residuos de alimentos. Investigadores universitarios y agencias no gubernamentales también han realizado pruebas adicionales de residuos, cuyos resultados deben ponerse en el contexto de las normas de seguridad. En este trabajo, los autores examinan los métodos de detección adecuados para cada matriz de muestra de alimentos, y analizan los datos de las encuestas de las agencias reguladoras, que indican que el 99% de los residuos de glifosato en los alimentos están por debajo de los límites máximos de residuos europeos (LMR) o las tolerancias de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos.

Vicini, J. L., Jensen, P. K., Young, B. M., & Swarthout, J. T. (2021). Residues of glyphosate in food and dietary exposure. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 1541-4337.12822. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12822

Seguridad de flupiradifurona para las abejas

A partir de estudios de toxicidad en el laboratorio y en el campo, sabíamos que el nuevo insecticida butenólido flupiradifurona tiene una toxicidad muy baja para las abejas melíferas. Sin embargo, se desconocían los mecanismos que conllevaban esta baja toxicidad. En nuestro estudio, identificamos las enzimas que detoxifican rápidamente la sustancia en la abeja melífera, determinando entonces la baja toxicidad. Nuestros resultados explican y confirman la seguridad para las abejas melíferas de los productos a base de flupirradifurona, y ofrecen un nuevo enfoque más holístico para contribuir a la evaluación del riesgo de polinizadores por medios moleculares.

Haas, J., Zaworra, M., Glaubitz, J., Hertlein, G., Kohler, M., Lagojda, A., Lueke, B., Maus, C., Almanza, M.-T., Davies, T. G. E., Bass, C., & Nauen, R. (2021). A toxicogenomics approach reveals characteristics supporting the honey bee (Apis mellifera L.) safety profile of the butenolide insecticide flupyradifurone.Ecotoxicology and Environmental Safety217, 112247. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112247

Ingeniería química

Nuevo método para obtener derivados de N-aryl sulfoximina

Bayer ha sido pionera en el uso del grupo funcional sulfoximina en Química Medicinal, ya que poseen propiedades muy inusuales y generalmente poco exploradas para el descubrimiento de fármacos. Un problema general que limita la adopción más generalizada ha sido que su producción es algo difícil. En nuestra publicación reciente intentamos abordar esta dificultad revelando un protocolo electroquímico simple catalizado por níquel para producir derivados de N-Aryl Sulfoximina. A juzgar por la cantidad de interés generado en línea por nuestra publicación, ¡parece que la comunidad química aprecia este nuevo enfoque!

Liu, D., Liu, Z., Ma, C., Jiao, K., Sun, B., Wei, L., Lefranc, J., Herbert, S., & Mei, T. (2021). Nickel‐Catalyzed N ‐Arylation of NH ‐Sulfoximines with Aryl Halides via Paired Electrolysis. Angewandte Chemie International Edition60(17), 9444-9449. https://doi.org/10.1002/anie.202016310

Mejoramiento vegetal

Los avances en genómica, del laboratorio al campo

Han pasado dos décadas desde que se publicó la secuencia del primer genoma vegetal, el de Arabidopsis thaliana,y poco después se completó el borrador de la secuenciación del genoma del arroz. Desde entonces, los genomas de más de 100 cultivos han sido secuenciados, la investigación del genoma de las plantas se ha expandido a través de múltiples frentes y los próximos años prometen traer más avances estimulados por el advenimiento de nuevas tecnologías y enfoques. En este artículo, los autores recorren la historia de esta área del conocimiento y las oportunidades para la agricultura.

Los recursos genómicos apoyan el mejoramiento para la sustentabilidad

El mejoramiento convencional junto con los avances en la tecnología y las estrategias de manejo de cultivos han aumentado los rendimientos de los cultivos en un 56% a nivel mundial entre 1965-85, lo que se conoce como la Revolución Verde. Sin embargo, el aumento de la demanda de alimentos, piensos, fibra y combustible requiere la necesidad de romper las barreras de rendimiento existentes en muchos cultivos. Esta revisión se centra en los recursos del mejoramiento genético para obtener variedades con resistencias a estrés biótico o abiótico, y al mejoramiento de calidad nucricional en seis cereales y seis legumbres, de cara a los desafíos planteados por el aumento de población y el cambio climático.

Purugganan, M. D., & Jackson, S. A. (2021). Advancing crop genomics from lab to field. Nature Genetics53(5), 595-601. https://doi.org/10.1038/s41588-021-00866-3

Un nuevo gen de resistencia contra el tizón tardío en papa

Lo que causó la hambruna irlandesa en la década de 1840 sigue siendo una gran amenaza para nuestra producción de papa y tomate en todo el mundo: el patógeno del tizón tardío Phytophthora infestans. Solo hay dos formas en que un agricultor puede evitar una pandemia de campo: utilizando  plaguicidas o cultivando variedades resistentes. La resistencia se logra cuando el sistema inmunológico de la planta detecta la presencia del patógeno. Cuando esto ocurre los receptores inmunes especializados de la planta «atrapan» una proteína específica liberada por Phytophthora durante el ataque. Sin embargo, estas proteínas patógenas cambian con frecuencia (a través de la mutación de sus genes codificantes) y ya no son reconocidas por el sistema inmunológico, por lo que las plantas enferman y mueren. En este estudio encontramos una proteína de Phytophthora, que probablemente sea demasiado útil para el patógeno como para cambiar, ya que está presente en la mayoría de las cepas aisladas a campo en todo el mundo. Al mismo tiempo encontramos un nuevo receptor inmune en Solanum americanum, una maleza y pariente silvestre de la papa, el tomate y el pimiento, que reconoce exactamente esta proteína conservada. El uso de este nuevo receptor inmune para criar variedades de papa y tomate que sean más fuertes contra Phythophthora, así como nuestra nueva comprensión del sistema biológico detrás, nos ayudará a asegurar una producción más sostenible de estos cultivos.

Witek, K., Lin, X., Karki, H. S., Jupe, F., Witek, A. I., Steuernagel, B., Stam, R., van Oosterhout, C., Fairhead, S., Heal, R., Cocker, J. M., Bhanvadia, S., Barrett, W., Wu, C.-H., Adachi, H., Song, T., Kamoun, S., Vleeshouwers, V. G. A. A., Tomlinson, L., … Jones, J. D. G. (2021). A complex resistance locus in Solanum americanumrecognizes a conserved Phytophthora effector. Nature Plants7(2), 198-208. https://doi.org/10.1038/s41477-021-00854-9

Enfermedades de los cultivos

Conociendo mejor el “arma de infección masiva” de Botrytis cinerea

Los hongos filamentosos son los principales patógenos de los cultivos, amenazando la seguridad alimentaria y causando graves pérdidas en la agricultura. Varios hongos necrotróficos, que matan a las células huésped y adquieren nutrientes de las células muertas, pueden formar un órgano dedicado a la penetración de los tejidos del huésped, y llamado apresorio compuesto o cojín de infección. Nuestros datos transcriptómicos, proteómicos y de mutagénesis sugirieron un papel importante del apresorio en la colonización de la planta por el hongo Botrytis cinerea a través de la secreción masiva de efectores de virulencia: fitotoxinas, especies reactivas de oxígeno, enzimas degradativas y proteínas inductoras de muerte celular. Estos resultados nos permiten ver al colchón de infección como un «arma» fúngica de destrucción de biomasa vegetal y proponerlo como un objetivo prometedor contra varios hongos necrotróficos y fitopatógenos.

Choquer, M., Rascle, C., Gonçalves, I. R., Vallée, A., Ribot, C., Loisel, E., Smilevski, P., Ferria, J., Savadogo, M., Souibgui, E., Gagey, M., Dupuy, J., Rollins, J. A., Marcato, R., Noûs, C., Bruel, C., & Poussereau, N. (2021). The infection cushion of Botrytis cinerea: A fungal ‘weapon’ of plant‐biomass destruction. Environmental Microbiology23(4), 2293-2314. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15416

Compartir nota en:
Vuelve al inicio