Si bien la lluvia es esencial para la supervivencia de las plantas, también contiene bacterias y otros patógenos que pueden causarles daño. Entonces, ¿cómo se protegen las plantas de esta amenaza?
por la Universidad de Nagoya
Un estudio reciente realizado por investigadores y colegas de la Universidad de Nagoya reveló que cuando las plantas se exponen a la lluvia, unas estructuras parecidas a pelos en la superficie de las hojas llamadas tricomas reconocen esta lluvia como un factor de riesgo para causar enfermedades y activan su sistema inmunológico para prevenir infecciones. Estos hallazgos, publicados en la revista Nature Communications , podrían contribuir al desarrollo de métodos para proteger las plantas de enfermedades infecciosas provocadas por la lluvia.
Las plantas tienen su propio sistema inmunológico, al igual que los humanos y otros organismos multicelulares. Cuando las plantas detectan patógenos, expresan genes relacionados con el sistema inmunológico para evitar que se infecten. Las gotas de lluvia contienen patógenos, como bacterias, hongos filamentosos y virus, y por lo tanto pueden causar enfermedades en las plantas. Con esto en mente, los investigadores plantearon la hipótesis de que las plantas podrían reconocer la lluvia como un factor de riesgo de enfermedades y reaccionar para protegerse de este riesgo de alguna manera.
Para averiguar cómo responden las plantas a la lluvia, un equipo de investigación dirigido por el profesor Yasuomi Tada y el profesor asistente Mika Nomoto de la Universidad de Nagoya realizó un estudio con plántulas de Arabidopsis thaliana. El equipo comenzó realizando análisis de secuenciación de ARN para examinar qué genes se expresan en las hojas cuando se exponen a la lluvia. Descubrieron que varios genes importantes relacionados con el sistema inmunológico se expresan en respuesta a la lluvia, y que estos genes están regulados por genes inmunosupresores llamados CAMTA (activadores de la transcripción de unión a calmodulina).
Dado que los CAMTA están controlados por iones de calcio (Ca 2+ ), el equipo planteó la hipótesis de que la lluvia sirve para aumentar las concentraciones de Ca 2+ en las células. Por lo tanto, investigaron cómo los niveles de Ca 2+ en las hojas de Arabidopsis cambian en respuesta a la lluvia mediante la introducción de GCaMP3 , un gen que emite una fluorescencia verde cuando se une a Ca 2+ , en las hojas. Descubrieron que cuando las hojas estaban expuestas a la lluvia, los niveles de Ca 2+ alrededor de los tricomas en la superficie de las hojas aumentaban.
El resultado sugirió que los tricomas perciben la lluvia como un factor de riesgo e inducen ondas de calcio (transmisión de aumentos localizados en Ca 2+ alas áreas circundantes) a través de la hoja para inactivar el inmunosupresor CAMTA y, por lo tanto, activar genes relacionados con el sistema inmunitario. Para confirmarlo, a continuación realizaron experimentos de la misma forma utilizando mutantes de Arabidopsis que carecían de tricomas, y los resultados mostraron que la propagación de las ondas de calcio estaba comprometida en los mutantes.
«A partir de estos resultados, confirmamos que los tricomas desempeñan un papel en la detección de la lluvia como factor de riesgo y en la activación de las respuestas inmunitarias», dice el profesor Tada. «Nuestros hallazgos sugieren que podemos mejorar artificialmente las capacidades defensivas de las plantas contra las enfermedades en cualquier momento y durante cualquier período de tiempo. Con esta tecnología, podríamos activar las respuestas inmunitarias de los cultivos cuando las condiciones ambientales son lo suficientemente duras como para posiblemente cause enfermedades en las plantas, lo que podría resultar en rendimientos estables de los cultivos».
El artículo «Células de tricomas mecanosensoriales evocan una respuesta inmune inducida por estímulos mecánicos en Arabidopsis thaliana » se publicó en línea en la revista Nature Communications el 8 de marzo de 2022.
