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Cómo un sistema de ‘alarma’ molecular protege a las plantas de los depredadores


En la naturaleza, cada especie debe estar equipada con una estrategia para sobrevivir en respuesta al peligro. Las plantas también tienen sistemas innatos que se activan en respuesta a una amenaza particular, como los insectos que se alimentan de ellas.


por la Universidad de Ciencias de Tokio


Por ejemplo, algunas plantas perciben señales de peligro derivadas de herbívoros (HDS), que son químicos específicos en las secreciones orales de los insectos. Esto activa una cascada de eventos en la maquinaria de defensa de la planta, lo que hace que la planta desarrolle resistencia (o inmunidad) contra el depredador. Pero a pesar de décadas de investigación, exactamente cómo las plantas reconocen estas señales sigue siendo un misterio.

En un nuevo estudio publicado en Communications Biology , un equipo de investigación de la Universidad de Ciencias de Tokio, la Universidad de Ehime, la Universidad de Okayama, la Universidad de Tokio y el Centro de Investigación de Biotecnología Iwate, dirigido por el profesor Gen-ichiro Arimura, intenta arrojar luz sobre exactamente cómo Los sistemas HDS de planta funcionan. Eligieron estudiar las proteínas de membrana.llamados quinasas similares a receptores (RLK), que se encuentran en las hojas de soya. Basaron su estudio en evidencia previa de plantas como Arabidopsis, tabaco y caupí, en las cuales los RLK desempeñan un papel importante en los sistemas HDS. El profesor Arimura dice: «Los científicos han estado tratando de comprender el mecanismo molecular de la resistencia de las plantas durante años, pero aún no se conocen los ‘sensores’ involucrados en el reconocimiento de las plagas de insectos por parte de las plantas. Por lo tanto, queríamos obtener una comprensión detallada de estos mecanismos. «

Para empezar, los científicos se centraron en los genes RLK de soja que eran estructural y funcionalmente similares a un gen RLK, que se sabe que desencadena una respuesta al peligro.mediante el reconocimiento de oligosacáridos (pequeñas moléculas de carbohidratos) durante el ataque de patógenos. Especulaban que debido a estas similitudes, los genes de soya también podrían mostrar un mecanismo similar al que se ve en la resistencia a los patógenos. Encontraron 15 de esos genes a través del análisis genético. Luego, los científicos generaron 15 tipos de plantas de Arabidopsis, cada planta expresó únicamente uno de los 15 genes individuales de la soya. Cuando probaron estas plantas usando secreciones orales de la plaga, descubrieron genes para dos nuevas RLK que mostraron una respuesta de defensa específica para las secreciones orales llamadas GmHAK1 y GmHAK2. Estos hallazgos no tenían precedentes: el papel de estos RLK en los sistemas HDS de soja nunca antes se había revelado. Además, cuando los científicos profundizaron en el mecanismo de estos factores reguladores en Arabidopsis, encontraron dos proteínas, un homólogo HAK y PBL27 (que juegan un papel en la señalización intracelular), para participar en esta vía. En consecuencia, esto confirmó lo que los científicos habían esperado inicialmente: la soja y la Arabidopsis poseen mecanismos similares para la «respuesta al peligro».

En la agricultura, es crucial desarrollar estrategias para el control de plagas en las plantas de cultivo para evitar pérdidas. Este estudio da un paso masivo en esta dirección al descubrir un mecanismo celular importante que desencadena la respuesta de defensa en las plantas. La manipulación de este sistema celular innato puede incluso ayudar a los científicos a impulsar el desarrollo de nuevos productos agrícolas, lo que podría facilitar la vida de los agricultores. El profesor Arimura concluye: «Ha sido un desafío encontrar nuevos métodos de control de plagas que sean efectivos y no dañen el ecosistema de ninguna manera. Nuestro estudio ofrece una posible solución a este problema al descubrir los detalles de cómo ciertas plantas desarrollar resistencia «.


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