Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son señales aéreas esenciales u olores que permiten a las plantas comunicarse con otros organismos y plantas a distancias cortas y largas.
por la Universidad de Ciencias de Tokio
Un aspecto clave de esta comunicación ocurre cuando una planta es dañada por plagas herbívoras, lo que desencadena la liberación de COV.
Las plantas vecinas pueden detectar estos compuestos, lo que las impulsa a mejorar sus defensas contra posibles amenazas. Esta compleja estrategia bioquímica permite a las plantas protegerse eficazmente de diversos tipos de estrés.
Este campo de estudio ha despertado recientemente un gran interés debido a sus prometedoras aplicaciones en la agricultura. En este sentido, el profesor Gen-ichiro Arimura y su colega el Sr. Takuya Uemura de la Universidad de Ciencias de Tokio (Japón) se propusieron explorar las vías moleculares que se encuentran detrás de esta comunicación y sus posibles aplicaciones en la agricultura sostenible.
Su revisión, publicada en línea el 11 de octubre de 2024 en Trends in Plant Science , arroja luz sobre estos intrincados procesos y sus implicaciones para el avance agrícola. El estudio exploró cómo la comprensión de la comunicación entre plantas podría conducir a estrategias innovadoras para la protección de los cultivos y la mejora del rendimiento, lo que podría revolucionar la agricultura sostenible .
«Si bien las plantas no poseen un sistema olfativo sofisticado como los animales, son capaces de detectar y reaccionar ante una amplia gama de COV basándose en similitudes estructurales con compuestos que ellas o sus ancestros encontraron durante interacciones beneficiosas o perjudiciales con varios organismos», explica el profesor Arimura.
Las plantas emiten diversos tipos de COV cuando son atacadas, como isopreno, terpenoides y compuestos volátiles de las hojas verdes. Estos compuestos se reconocen desde hace mucho tiempo por su papel en la señalización entre especies, la atracción de insectos beneficiosos o el repelimiento de herbívoros.
Cabe destacar que los monoterpenoides, que abundan en las plantas de menta, se han comercializado por sus propiedades repelentes de plagas, antimicrobianas y ovicidas. Este estudio reveló que estas interacciones entre plantas no se limitan a plantas relacionadas, sino que también pueden ocurrir entre plantas no emparentadas.
Una vez emitidos, los COV se absorben a través de los estomas y se difunden a través de las células del mesófilo de las plantas vecinas. La respuesta de la planta implica complejos mecanismos de señalización intracelular e intercelular. Por ejemplo, los flujos de calcio desempeñan un papel clave en las cascadas de señalización.
En las plantas receptoras de COV, los hidrocarburos como el β-cariofileno pueden regular la expresión genética al interactuar con la cromatina, una estructura que controla la accesibilidad del ADN. Este proceso, conocido como remodelación de la cromatina, desencadena la activación de la transcripción genética, preparando así a la planta para respuestas de defensa mejoradas.
En la actualidad, los pesticidas químicos se utilizan ampliamente para proteger los cultivos, pero su impacto ambiental nocivo, sumado a la creciente demanda de una mayor productividad alimentaria, subraya la necesidad de alternativas más seguras. El uso de COV ofrece una solución sostenible que promueve tanto la defensa como la productividad de los cultivos y, al mismo tiempo, reduce la dependencia de los pesticidas y otras sustancias químicas nocivas.
Además, este novedoso enfoque reducirá el costo de producción y aumentará el valor de los productos, ya que la mayoría de los consumidores prefieren “cultivos libres de pesticidas” para su bienestar general.
«Un enfoque prometedor es la incorporación de plantas acompañantes como la menta en maceta, la menta dulce y la menta piperita, que emiten constantemente COV beneficiosos. Además, el desarrollo de bioestimulantes (sustancias que impulsan el crecimiento de las plantas y la tolerancia al estrés) podría mejorar aún más las interacciones entre plantas», afirma el profesor Arimura. Añade además que pronto estarán disponibles productos comerciales basados en sus novedosos hallazgos para su uso en la agricultura.
Sin embargo, la implementación práctica de tecnologías basadas en COV en la agricultura enfrenta varios desafíos, como respuestas dependientes de la dosis, distancias inadecuadas entre plantas y altas concentraciones de COV (aleloquímicos), que pueden inhibir potencialmente el crecimiento de plantas vecinas.
Esta revisión abre el camino para una mayor exploración de los COV en contextos agrícolas, e insta a la comunidad científica a colaborar con los agricultores y los responsables de las políticas para aprovechar el poder de la comunicación de las plantas. Al aprovechar los mecanismos de señalización naturales de las plantas, se pueden desarrollar prácticas agrícolas sostenibles que no solo mejoren la productividad de los cultivos, sino que también promuevan la salud ambiental.
Más información: Gen-ichiro Arimura et al, Cracking the plant VOC sensing code and its practical applications, Tendencias en la ciencia de las plantas (2024). DOI: 10.1016/j.tplants.2024.09.005
