El Virus del Mosaico de la Coliflor (CaMV, por sus siglas en inglés, Cauliflower mosaic virus) es un virus de la familia Caulimoviridae y es considerado la especie tipo dentro de esta familia. Esta familia se agrupa junto con los hepadnavirus en el grupo de los pararetrovirus, debido a su particular modo de replicación que implica la transcripción inversa de un pre-ARN genómico intermedio.
¿Qué es el Virus del Mosaico de la Coliflor (CaMV)?
El CaMV es una enfermedad de las plantas de carácter vírico. Su genoma es una molécula circular de ADN bicatenario (dsDNA) de aproximadamente 8,0 kpb, interrumpida por discontinuidades localizadas en lugares específicos, resultantes de su replicación por transcripción inversa. La partícula viral es un icosaedro con un diámetro de 52 nm, construido a partir de 420 capsómeros con un factor de triangulación T=7.
Filogenéticamente, el CaMV pertenece al grupo de los caulimovirus, mostrando una relación más cercana con los hepadnavirus de los animales, que incluyen el virus de la hepatitis B. La transcriptasa reversa (TR) del CaMV, sin embargo, es más similar a un retrotransposón del grupo "Gitano" y también a ese retrovirus. Esto sugiere que el CaMV evolucionó subsecuentemente de la transferencia horizontal de un retrotransposón a las crucíferas, ya sea por la captura del gen de la transcriptasa reversa por un virus preexistente o por un elemento transportable que adquirió virus adicionales hasta convertirse en un virus.
Este virus ataca diversas plantas, incluyendo aquellas de importancia agrícola. Los huéspedes de este virus son exclusivamente crucíferas cultivadas o silvestres (familia Brassicaceae), como la col, coliflor, brócoli, coles de Bruselas, nabos, mostaza y colza. Sin embargo, algunas cepas de CaMV también son capaces de infectar especies de solanáceas de los géneros Datura y Nicotiana.
Transmisión y Componente Helper del CaMV
El CaMV se transmite por especies de áfidos (pulgones) que también están presentes en las crucíferas. El virus produce un componente de ayuda (producto de la codificación de las regiones II y III), que atrae a los áfidos para conseguir su propagación.
En estudios para localizar el componente Helper requerido para la transmisión por áfidos, se realizó un estudio comparativo de la ultraestructura de los viroplasmas de dos aislados del virus: uno transmisible por áfidos (cabbage b) y otro no transmisible (Campbell). No se encontraron diferencias en la estructura y organización de estos cuerpos de inclusión que expliquen las diferencias en la transmisibilidad. Sin embargo, se determinó que el componente Helper funcional se encuentra únicamente en los viroplasmas del aislado transmisible y que este componente determina la transmisibilidad de los viriones del aislado Campbell. En los viroplasmas del aislado transmisible, se encontró la presencia de una proteína de 18 kd, la cual estaba ausente en los viroplasmas del aislado Campbell.
Síntomas y Daños del CaMV en Cultivos
El CaMV induce una variedad de síntomas sistémicos como mosaico, lesiones necróticas en la superficie de las hojas, o retraso en el crecimiento y la deformación de toda la planta. La manifestación de estos síntomas varía dependiendo de la cepa viral, el ecotipo de la planta huésped y las condiciones ambientales.
Normalmente, los síntomas más característicos evolucionan desde el emblanquecimiento o aclaramiento de las nervaduras de las hojas, hasta un moteado ligado a dichas nervaduras en las hojas más nuevas. Otros síntomas incluyen el doblado de las hojas, la falta de crecimiento, la formación de manchas amarillas o marrones entre los nervios de las hojas y la caída de las hojas más viejas.
- En la col, las hojas externas pueden desarrollar manchas necróticas que pueden producirse a lo largo de la cabeza. Las reacciones necróticas son raras, pero en los cogollos de las coles en proceso de conservación, se puede detectar un punteado negro muy fino a lo largo de las nervaduras y en los espacios internerviales.
- En la coliflor, la vegetación de las plantas puede ser gravemente comprometida, y los botones de pre-inflorescencia pueden permanecer pequeños e incluso abortar.
- En la col china, los síntomas se manifiestan como necrosis de vena y manchado necrótico de las hojas principales, a menudo sobre un costado de la planta.
Las infecciones simultáneas del Virus del Mosaico del Nabo (TuMV) y el CaMV pueden resultar en un severo retraso de crecimiento y aclaramiento de la nervadura en climas frescos. Es importante señalar que el TuMV, que generalmente se transmite mecánica y no persistentemente por más de 80 especies de áfidos, tiene malezas crucíferas como huéspedes, al igual que sus vectores áfidos. Generalmente, los síntomas del virus son más severos bajo temperaturas entre 20-28 °C.
El periodo crítico para el cultivo es en cualquier fase, pero la mayor parte de la infección recae normalmente en las hojas maduras.
Replicación y Estructura Viral
Después de entrar en el huésped, el ADN viral es reparado, formando una molécula altamente enrollada que se une a las histonas. El virus se replica por transcripción inversa. Inicialmente, todas las discontinuidades presentes en el genoma son selladas. El ADN cerrado covalentemente se asocia con las histonas del huésped para formar un minicromosoma altamente enrollado. La transcripción produce ARN 35S que se traduce a proteínas, así como en ADN bicatenario por el proceso de la transcripción inversa.
El promotor del ARN 35S, bien conocido por su uso en ingeniería genética en plantas, es muy potente. Este líder va seguido por siete ORF (marcos de lectura abiertos) perfectamente organizados que codifican las proteínas virales. El mecanismo de expresión de estas proteínas es muy especial. La proteína ORF VI (codificada por el ARN 19S) controla el reinicio de la traducción de los principales marcos abiertos de lectura sobre el ARN 19S policistrónico, lo que lleva a la replicación del virus.
Manejo y Control del Virus del Mosaico de la Coliflor
Para el manejo del CaMV, no existen variedades resistentes conocidas a este tipo de mosaico, lo que requiere la adopción de medidas de prevención adecuadas para impedir la infección. No hay fitosanitarios con efecto directo frente a virus.
Medidas de Prevención y Culturales
Las principales estrategias se centran en la prevención y el control de vectores, además de buenas prácticas culturales:
- Control de pulgones: Implementar un programa de aplicación de insecticida en aerosol para ayudar a controlar los vectores en campo.
- Rotación de cultivos: Realizar la rotación de cultivos con otras especies que no pertenezcan al grupo de las crucíferas.
- Eliminación de plantas: Erradicar malezas crucíferas y voluntarias, y eliminar plantas sintomáticas en el campo.
- Manejo de residuos: Incorporar los residuos de las plantas inmediatamente después de la cosecha, o realizar el enterrado inmediato de parcelas afectadas tras la recolección.
Para minimizar el uso de medios químicos, es fundamental considerar estas medidas de prevención y/o culturales, las cuales pueden ser alternativas al control químico.
Seguimiento y Estimación del Riesgo
Es crucial confirmar el diagnóstico en un laboratorio oficial. Una vez establecido el cultivo, se recomienda observar al menos 20 plantas en parcelas de menos de 2.000 m², 40 en parcelas de hasta 2 ha y 60 en parcelas de más de 2 ha. La Unidad Homogénea de Cultivo (UHC) máxima es de 10 ha. El seguimiento debe ser mínimo semanal.
El Promotor CaMV 35S en Biotecnología y sus Implicaciones
El CaMV es uno de los caulimovirus mejor estudiados y se utiliza como vector para introducir ADN en las plantas, un proceso fundamental en la modificación genética. Su potente promotor 35S es ampliamente usado en ingeniería genética en plantas para la expresión de transgenes.
Desafíos y Preocupaciones en Bioseguridad
Nuevas revelaciones relacionadas con el CaMV muestran que posee un sitio de alta recombinación, lo que puede tener serias implicaciones sobre la bioseguridad, ya que es usado como promotor en casi todos los cultivos transgénicos comerciales y los que están siendo evaluados. Se ha construido varios híbridos o combinaciones de promotores a partir del promotor 35S del CaMV, como la duplicación del promotor, para mejorar la expresión de los transgenes. Estos resultados señalan la capacidad de los elementos promotores de ser intercambiados, lo que tiene importantes implicaciones sobre la seguridad de las plantas transgénicas.
Esto significa, en efecto, que la recombinación de los elementos promotores del CaMV con virus endógenos dormantes puede crear nuevos virus infecciosos en todas las especies en las cuales el ADN transgénico es transferido. Otro factor que afecta la seguridad de las plantas transgénicas que contienen los promotores del CaMV y construcciones relacionadas es que, aunque el CaMV afecta solo a dicotiledóneas, sus promotores son promiscuos y funcionan eficientemente en monocotiledóneas, en líneas celulares de coníferas, algas verdes, levaduras y E. coli.
Es conocido que puede ocurrir recombinación entre estirpes virales del CaMV y plantas, entre diferentes partes homólogas de secuencias virales integradas del CaMV en plantas transgénicas y entre un transgén integrado y un virus infeccioso. Análisis sobre los puntos de recombinación sugieren que uno de los puntos muy activos era el terminal 3' del promotor 35S, y se creyó que se produce principalmente durante la transcripción inversa. Esta clase de recombinación depende de secuencias homólogas entre sus compañeros de recombinación, así como la acción de la transcriptasa reversa, con codificación de virulencia, y se espera que tendrá poco impacto en ADN no homólogo que pertenece a otros organismos. Sin embargo, se sospechaba que podía ocurrir recombinación entre ADN de doble hélice, ya que los puntos de recombinación fueron encontrados fuera del sitio en el que se inicia la síntesis de ADN. Se reconoce que un reparador de ADN de doble hélice está involucrado en recombinación ilegítima, que permite a los plásmidos de ADN integrarse en genomas de plantas después de la transformación. Se han identificado re-arreglos de transgenes tanto en transformación mediada por Agrobacterium como por bombardeo de partículas. La recombinación ilegítima incluye secuencias de microcromosomas o cuando las uniones se dan en lugares donde no hay homología en las secuencias de ADN. Es evidente que el promotor CaMV 35S está bien dotado de elementos que le permiten recombinarse. Un factor adicional que puede incrementar la inestabilidad de los plásmidos es la unión entre este promotor y ADN extraño.
Todas estas consideraciones aumentan las probabilidades de que el promotor CaMV 35S sea parte de una transferencia horizontal, se recombine y cause modificaciones del genoma a gran escala. La transferencia horizontal del promotor CaMV no solo contribuye a la inestabilidad de las líneas transgénicas, sino que también tiene el potencial de reactivar virus adormecidos o crear nuevos virus en todas las especies a las que es transferido, particularmente a causa de la movilidad e intercambiabilidad de los elementos del promotor. La cercana relación del CaMV con los hepadnavirus, tales como el virus humano de la hepatitis B, es especialmente relevante. Además, debido a que el promotor CaMV es promiscuo en sus funciones, tiene la posibilidad de promover una sobreexpresión inapropiada de genes en todas las especies a las que es transferido. Una posible consecuencia de esta sobreexpresión podría ser el cáncer. Estas consideraciones deben ser vistas a la luz de los resultados de las primeras pruebas de seguridad sistemáticas de los alimentos transgénicos, reveladas en estudios histológicos, como los realizados por Pusztai y sus colaboradores, quienes concluyeron que una parte significativa de los efectos de las papas transgénicas se debía a la "construcción de la transformación genética". El vector de uso común es el T-ADN de Agrobacterium y la construcción en cuestión es el promotor CaMV 35S, ambos presentes en las plantas estudiadas por Ewen y Pusztai.
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Debate y Perspectiva de Seguridad
En el contexto de la bioseguridad, el sitio web Independent Science News publicó un artículo titulado “Reguladores descubren un gen viral oculto en cultivos transgénicos comerciales” escrito por Jonathan Latham y Allison Wilson, que se basó en un trabajo publicado en la revista científica GM Crops & Food (Podevin & Jardin, 2012). Los autores de este blog anti-transgénicos aprovecharon para poner en duda la capacidad y confiabilidad de la EFSA, ya que Patrick du Jardin (uno de los autores del trabajo científico) es miembro del Panel de evaluación de transgénicos de la Autoridad Europea para la Seguridad de los Alimentos (EFSA) y Nancy Podevin (la otra autora), una ex miembro de la EFSA.
Sin embargo, el artículo de Latham y Wilson no es una publicación científica revisada por pares. La afirmación de que la secuencia del promotor 35S utilizado en los cultivos transgénicos “no es segura para consumo humano” no se condice con el artículo original (Podevin & Jardin, 2012), el cual en realidad señala que, después de analizar en detalle la secuencia genética del promotor CaMV 35S, no hay elementos presentes que sean similares a elementos que den origen a proteínas tóxicas y/o alergénicas. Desde comienzos de los años 80 se ha analizado detalladamente la secuencia genética del promotor CaMV 35S. La EFSA ha declarado que «Todas las evaluaciones de cultivos transgénicos realizadas por EFSA desde su creación en 2002, que contienen el fragmento insertado del gen viral en cuestión, han considerado un análisis detallado de su secuencia genética y su función. Esas evaluaciones además han incluido el análisis de la gran cantidad de datos requeridos por la propia EFSA para evaluar el potencial de efectos no deseados. En todas las evaluaciones no se identificaron problemas de seguridad en relación con la secuencia del fragmento insertado del gen viral y el potencial para efectos no deseados».
Es importante recordar que el CaMV existe en la naturaleza e infecta de forma natural vegetales pertenecientes a la familia de las crucíferas. De esta forma, los consumidores han estado comiendo durante siglos cultivos que contienen el virus del mosaico de la coliflor completo con todos sus genes funcionales, sin existir preocupaciones o efectos adversos a la salud. La evaluación de riesgos de los cultivos transgénicos realizada por la EFSA es el procedimiento de autorización de cultivos, basado en ciencia, más estricto del mundo. Los consumidores pueden estar confiados de la seguridad de los cultivos transgénicos disponibles comercialmente, ya que en los últimos 25 años, la Comisión Europea ha financiado más de 130 proyectos de investigación con participación de 500 grupos de investigación independientes que no han encontrado riesgos de los cultivos transgénicos distintos para el medio ambiente o la cadena alimentaria que los riesgos de los cultivos y plantas convencionales. Asimismo, casi tres trillones de comidas conteniendo ingredientes derivados de cultivos transgénicos han sido consumidas en el mundo sin existir un solo caso confirmado de algún efecto adverso a la salud. No obstante, como medida de precaución, algunos expertos recomiendan que todos los cultivos que contienen el promotor CaMV 35S o promotores similares sean retirados de la producción comercial o de las pruebas de campo abierto, y que sus derivados no sean usados para consumo humano o animal.
