Un consorcio internacional, con la participación del CBGP, descifra cómo las plantas detectan fragmentos de celulosa liberados durante las infecciones que activan sus defensas naturales. El descubrimiento abre nuevas vías para desarrollar tecnologías sostenibles de protección de cultivos basadas en fragmentos de celulosa capaces de activar la inmunidad vegetal
Todas las células vegetales están rodeadas por una pared celular -compuesta por polisacáridos, proteínas y metabolitos secundarios- que actúa como primera barrera defensiva frente a patógenos. Para colonizar las células vegetales y causar enfermedades, bacterias y hongos deben degradar esa barrera mediante la secreción de enzimas especializadas capaces de romper los polisacáridos de la pared celular, entre ellos la celulosa, uno de sus principales componentes.
Sin embargo, las plantas no permanecen pasivas frente a este ataque. Poseen proteínas receptoras de tipo quinasa ancladas a la membrana plasmática, que son capaces de detectar -a través de sus ectodominios (ECD) extracelulares- los fragmentos liberados durante la degradación de la pared celular. Estas moléculas funcionan como señales de «alarma de daño» que alertan a la planta de que está siendo atacada y desencadenan la activación de su sistema inmunitario. En un estudio previo, el grupo de los doctores Antonio Molina y Lucía Jordá (Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas): CBGP, UPM-INIA/CSIC identificó una nueva familia de receptores denominada IGP Impaired in Glycan Perception, formada por las proteínas IGP1, IGP3 e IGP4. Estos receptores, que presentan dominios de repeticiones ricas en leucina (LRR) y dominios de tipo malectina (MAL) en su ECD, son esenciales para percibir distintos fragmentos de azúcares derivados de la pared celular vegetal y activar respuestas de resistencia a enfermedades en Arabidopsis thaliana ( Martin-Dacal y col., 2023 ).
En colaboración con el grupo de la Dra. Julia Santiago de la Universidad de Lausana (UNIL, Suiza), los investigadores demostraron posteriormente que el ECD de IGP1 reconoce y une específicamente fragmentos de celulosa (de entre 3 y 5 unidades, celotriosa (Cel3) y celopentaosa (Cel5)), que se liberan por la actividad de enzimas de los patógenos sobre la pared celular durante la colonización ( Martin-Dacal y col., 2023 ). Sin embargo, se desconocía cómo este receptor era capaz de reconocer Cel3-Cel5 a nivel molecular. Esta es una pregunta esencial para comprender la inmunidad vegetal, en un contexto en el que el conocimiento sobre los mecanismos estructurales mediante los cuales los receptores vegetales detectan ligandos de naturaleza glucídica era extremadamente limitado.
Science desvela cómo las plantas reconocen los fragmentos de celulosa
La prestigiosa revista Science publica hoy la resolución de este mecanismo molecular, fruto de una colaboración internacional entre los grupos de Julia Santiago (UNIL), Antonio Molina y Lucía Jordá (CBGP), Alberto Macho (Center of Excellence in Molecular Plant Sciences (CEMPS), Chinese Academy of Science, Shanghai) y Fabian Pfrenge (BOKU, Austria). El trabajo (Jiménez-Sandoval y col., 2026) describe la estructura tridimensional del ECD del receptor IGP1 unida a Cel3. Los resultados, revelan un mecanismo de reconocimiento de glicanos hasta ahora desconocido en plantas, basado en una cavidad en el dominio LRR del receptor, cuya estabilidad depende del dominio MAL adyacente (Figura 1). Este hallazgo constituye el primer ejemplo estructural de cómo una planta reconoce un fragmento derivado de su propia pared celular (la celulosa) y proporciona una explicación molecular de cómo se activa la inmunidad tras la degradación de la pared celular. Además, pone de manifiesto sorprendentes similitudes con algunos mecanismos utilizados por receptores del sistema de inmunidad innata de mamíferos para reconocer carbohidratos.
Un centinela molecular frente a la infección
El estudio demuestra también que IGP1 desempeña un papel fundamental en la resistencia de las plantas frente a distintos tipos de patógenos que son capaces de degradar la celulosa durante la infección. Los fragmentos liberados actúan como señales de daño que son detectadas por IGP1, que actúa como un auténtico centinela molecular de la integridad de la pared celular, que amplifica la respuesta mediada por otros receptores inmunitarios vegetales bien conocidos. Además, este estudio explica por primera vez las bases estructurales de la ausencia de actividad inmunogénica de determinadas formas oxidadas de oligosacáridos derivados de la celulosa, como Cel3ox. Estas formas también se generan durante la colonización de la planta por la actividad de enzimas oxidativas de los propios patógenos, constituyendo una estrategia para reducir la concentración de ligandos activos reconocibles y evitar la detección por parte de la planta. Curiosamente, las plantas también pueden generar estas formas oxidadas para modular la intensidad de su respuesta inmunitaria y evitar una activación excesiva que podría repercutir negativamente en su desarrollo.
Hacia una nueva generación de bioestimulantes para la protección de cultivos
Dado que receptores relacionados con IGP1 están conservado en los principales cultivos, estos hallazgos abren la posibilidad de desarrollar nuevas herramientas biológicas basadas en carbohidratos naturales, capaces de activar de forma controlada la inmunidad vegetal. La utilización de fragmentos de celulosa como inductores de resistencia permitiría reforzar las defensas naturales de los cultivos frente a enfermedades, reduciendo la dependencia de fitosanitarios de síntesis química y contribuir así a una agricultura más sostenible y respetuosa con el medio ambiente. De hecho, trabajos recientes ya han demostrado el potencial de este tipo de moléculas para proteger cereales frente a patógenos ( Rebaque y col., 2025 ).
Además, la celulosa es la biomolécula más abundante del planeta y el principal componente de muchos residuos de la industria agroalimentaria. La obtención de ligandos inmuno-activos a partir de estas fuentes de biomasa permitiría transformar residuos en productos de alto valor añadido, impulsando estrategias de economía circular y sostenibilidad agrícola. En conjunto, este descubrimiento publicado en Science representa un avance fundamental en la comprensión de cómo las plantas detectan los daños provocados en sus paredes celulares por los patógenos y ofrece nuevas oportunidades para desarrollar tecnologías innovadoras basadas en productos biológicos biodegradables que contribuyan a una agricultura más sostenible y resiliente frente a los desafíos del futuro.
Sobre el CBGP
La misión del CBGP (UPM-INIA/CSIC ) es llevar a cabo la investigación fundamental y estratégica dentro del ámbito de la biología vegetal y de los microorganismos que interaccionan con las plantas. La investigación que realizan los diferentes grupos del Centro está orientada a comprender, desde una perspectiva multidisciplinar, procesos esenciales como el desarrollo de las plantas, su interacción con el medio ambiente y los mecanismos moleculares que regulan la nutrición vegetal. Asimismo, el CBGP (UPM-INIA/CSIC) desarrolla nuevas herramientas de biología computacional y genómica para alcanzar estos objetivos. La generación de conocimiento biológico fundamental es esencial para afrontar los retos a los que se enfrenta la producción agrícola y forestal, y debe contribuir a desarrollar nuevas soluciones biotecnológicas. El CBGP también tiene un papel relevante como institución educativa, siendo un centro de referencia para la formación de jóvenes científicos y estudiantes de Máster y Grado en las áreas de Biotecnología Vegetal y Genómica. El CBGP ha conseguido el sello de Excelencia Severo Ochoa, del Ministerio de Ciencia e Innovación, en dos ocasiones (2017-2021 y 2022-2026).
La colaboración entre los grupos de Antonio Molina y Lucía Jordá (CBGP) y el grupo de Alberto Macho (CEMPS-CAS) se ha llevado a cabo en el marco de la iniciativa conjunta Center of Excellene in Plant-Environment Interactions (CEPEI) entre CBGP y CEMPS-CAS. Este trabajo ha contado con financiación de la ayuda Centro de Excelencia Severo Ochoa del CBGP (CEX2020-000999-S) concedida por la Agencia Estatal de Investigación (AEI) de España.
Referencia bibliográfica:
Jiménez-Sandoval, P., Kentish, O., Broyart, C., Lee, H.K., Culjak, K. , Osswald, U., Aitouguinane, M. , Tettamanti, E., Schmidli, M., Zhang, L., Maier, L.-P., Roussin-Léveillée, C., Berlanga, D.J., Martin-Dacal, M., Torres, M.A. , Kumar, V., Fernández-Calvo, P., Jimenez-Gomez, J.M. , Reymond, P., Macho, A.P., Pfrengle, F., Jordá, L. , Molina, A. , Santiago, J. 2026. Glycan recognition by a plant damage-sensing immune receptor . Science eaec6740. DOI: 10.1126/science.aec6740 .
