Los animales a menudo usan señales muy específicas para advertir a su manada sobre los depredadores que se acercan. Sorprendentemente, también se observan comportamientos similares entre las plantas.
por la Universidad de Ciencias de Tokio
Arrojando más luz sobre este fenómeno, los investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio han descubierto uno de esos mecanismos. Utilizando Arabidopsis thaliana como sistema modelo, los investigadores han demostrado que las plantas dañadas por herbívoros emiten «olores» químicos volátiles que desencadenan modificaciones epigenéticas en los genes de defensa de las plantas vecinas. Estos genes desencadenan posteriormente sistemas de defensa antiherbívoros
En la naturaleza, muchas especies de animales, especialmente aquellos con depredadores conocidos, se señalan entre sí los peligros inminentes utilizando una variedad de técnicas, que van desde el olor hasta el sonido. Ahora, gracias a múltiples estudios sobre el tema, tenemos razones para creer que las plantas también pueden hacer sonar una alarma ante la amenaza de un ataque.
Estudios anteriores han demostrado que cuando se cultivan cerca de plantas de menta, las plantas de soja y mostaza de campo (Brassica rapa) muestran propiedades de defensa aumentadas contra las plagas de herbívoros al activar genes de defensa en sus hojas, como resultado de «espiar» a los volátiles de menta. En pocas palabras, si las hojas de menta se dañan después de un ataque de herbívoros, las plantas en su vecindad inmediata responden activando sus sistemas de defensa antiherbívoros en respuesta a las señales químicas liberadas por la planta de menta dañada. Para comprender mejor este mecanismo, un equipo de investigadores de varios institutos de investigación japoneses, incluida la Universidad de Ciencias de Tokio, estudió estas respuestas en Arabidopsis thaliana, una planta modelo utilizada ampliamente en estudios biológicos.
«Las plantas circundantes no dañadas expuestas a los olores emitidos por plantas consumidas por plagas pueden desarrollar resistencia a las plagas. Aunque la inducción de la expresión de genes de defensa en las plantas que responden a los olores es clave para esta resistencia, los mecanismos moleculares precisos para activar el estado inducido o apagado no se han entendido. En este estudio, planteamos la hipótesis de que la acetilación de histonas, o la llamada regulación epigenética, está involucrada en el fenómeno del desarrollo de resistencia», explica el Dr. Gen-ichiro Arimura, profesor de la Universidad de Ciencias de Tokio. y uno de los autores del estudio. Sus hallazgos han sido publicados recientemente en la revista Plant Physiology .
Primero, expusieron las plantas a β-ocimeno, un compuesto orgánico volátil que a menudo liberan las plantas en respuesta a los ataques de herbívoros como Spodoptera litura. A continuación, los investigadores trataron de determinar el mecanismo de acción exacto de la defensa vegetal activada por sustancias químicas volátiles.
Los resultados fueron interesantes: se indujeron rasgos de defensa en hojas de Arabidopsis, presumiblemente a través de mecanismos «epigenéticos», que se refieren a la regulación de genes que se produce debido a influencias ambientales externas. En este caso, los químicos volátiles liberados por las plantas dañadas mejoraron la acetilación de histonas y la expresión de los reguladores de genes de defensa, incluidos los genes del factor de respuesta al etileno «ERF8» y «ERF104». El equipo descubrió que un conjunto específico de enzimas histona acetiltransferasa (HAC1, HAC5 y HAM1) eran responsables de la inducción y el mantenimiento de las propiedades antiherbívoras.
Los investigadores están encantados con su descubrimiento del papel que debe desempeñar la epigenética en la defensa de las plantas. Según ellos, la comunicación entre plantas a través de compuestos volátiles (conocido como el fenómeno de las «plantas parlantes») puede aplicarse potencialmente a los sistemas de cultivo orgánico. Esto puede aumentar la resistencia de las plantas a las plagas y reducir efectivamente nuestra dependencia masiva de los pesticidas.
«El uso efectivo de las estrategias de supervivencia natural de las plantas en los sistemas de producción nos acercará a la realización de una sociedad sostenible que resuelva simultáneamente los problemas ambientales y alimentarios», concluye el Dr. Arimura.
