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Compañeros en el crimen: la plaga agrícola se basa en bacterias para superar las defensas de las plantas

Compañeros en el crimen: plaga agrícola que depende de las bacterias para superar las defensas de las plantas
Un estudio reciente muestra que las larvas de insectos pueden depender de compañeros microscópicos para ayudarlas a comer hojas de plantas. Crédito: Egor Kamelev de Pexels

Aunque las larvas de insectos pueden parecer inofensivas para los humanos, pueden ser extremadamente peligrosas para las especies de plantas de las que muchas de ellas se alimentan, y algunas de esas especies de plantas son importantes como cultivos agrícolas. 


por la Universidad de Ciencias de Tokio


Aunque las plantas no pueden simplemente huir del peligro como lo harían los animales, muchas han desarrollado estrategias ingeniosas para defenderse de los herbívoros. Las larvas de insectos herbívoros comúnmente usan su boca para untar varias proteínas digestivas en las plantas que quieren comer, y cuando las plantas detectan sustancias químicas que se encuentran comúnmente en estas secreciones orales, pueden responder a la lesión produciendo moléculas defensivas, incluidas proteínas y metabolitos especializados de propios que inactivan las proteínas digestivas del insecto y así evitan que el insecto obtenga nutrientes de la planta.

Por supuesto, la existencia de tales mecanismos de defensa química en las plantas es un problema que los insectos herbívoros deben contrarrestar. Una forma en que los insectos han evolucionado para superar estos problemas es formando asociaciones con bacterias . Por ejemplo, las secreciones orales digestivas del escarabajo de la patata de Colorado ( Leptinotarsa ​​decemlineata ) incluyen bacterias que pueden suprimir los mecanismos de defensa de las plantas de tomate de las que comúnmente se alimenta el escarabajo. El escarabajo y las bacterias han logrado así «simbiosis», que es un término que los biólogos usan para describir una asociación mutuamente beneficiosa: el escarabajo proporciona a las bacterias un ambiente confortable dentro de su boca y otros órganos secretores, y las bacterias ayudan al escarabajo a consumir nutrientes de las plantas de tomate.

Para el profesor Gen-ichiro Arimura de la Universidad de Ciencias de Tokio, este es un resultado fascinante: «Aunque es bien sabido que los microorganismos simbióticos en animales (especialmente bacterias en los intestinos de herbívoros como pandas y vacas) afectan actividades biológicas como la digestión y reproducción, el hecho de que afecten a la presa (es decir, las plantas) no es tan conocido «. En otras palabras, el hecho de que las bacterias asociadas del insecto trabajen para alterar los procesos bioquímicos dentro de la planta viva antes de ser ingerida es un asunto de considerable interés para los científicos.

Compañeros en el crimen: plaga agrícola que depende de las bacterias para superar las defensas de las plantas
Niveles de daño a las hojas de A. thaliana después de la exposición a larvas de S. litura criados en condiciones que esterilizaron o no sus secreciones orales. El asterisco indica una diferencia estadísticamente significativa entre los niveles de daño en las diferentes condiciones. Crédito: Profesor Gen-ichiro Arimura, Universidad de Ciencias de Tokio

El profesor Arimura y su equipo de investigación, en colaboración con la Universidad de Okayama, se preguntaron si tales asociaciones con bacterias podrían aplicarse en el caso del insecto Spodoptera litura , cuyas larvas son plagas importantes que comúnmente dañan los cultivos en Asia. En un artículo publicado recientemente en la revista New Phytologist , el equipo de investigación del Prof. Arimura experimentó con la aplicación de las secreciones orales de las larvas de S. litura a las hojas mecánicamente dañadas de la planta de berro thale ( Arabidopsis thaliana). Cuando los investigadores esterilizaron las secreciones orales para matar o eliminar cualquier bacteria que pudiera estar presente en ellas, encontraron que la aplicación de estas secreciones a las hojas de las plantas estimulaba la expresión de genes relacionados con las defensas y la producción de oxilipinas que juegan un papel importante en la defensa de A . células thaliana de la digestión. Sin embargo, cuando los investigadores aplicaron secreciones orales que no habían sido esterilizadas, las bacterias presentes en las secreciones orales actuaron para prevenir la expresión de genes relacionados con las defensas y la producción de oxilipinas. Por el contrario, las bacterias estimularon la producción de ácido salicílico y ácido abscísico, dos sustancias químicas que actúan para suprimir la producción de oxilipinas.

Estos hallazgos son una evidencia convincente de que las bacterias en las secreciones orales de S. litura ayudan a las larvas a superar los mecanismos de defensa de las plantas, y los investigadores querían identificar las bacterias responsables. Las pruebas de las secreciones orales de las larvas revelaron la presencia de una bacteria llamada Staphylococcus epidermidis , y experimentos posteriores confirmaron que S. epidermidis actuaba para suprimir los mecanismos de defensa de las plantas.

Estos resultados proporcionan información importante sobre cómo S. litura contrarresta los mecanismos de defensa de las plantas de las que se alimenta, y el profesor Arimura espera que conocer más sobre la relación entre las larvas y las bacterias ayude a los científicos de cultivos a desarrollar técnicas para proteger especies importantes de cultivos. de S. litura . Estas técnicas pueden ayudar a los agricultores a reducir el uso de pesticidas dañinos para el medio ambiente, y el profesor Arimura expresa su optimismo de que su investigación «contribuirá a la creación de un suministro de alimentos seguro y protegido y un medio ambiente rico».



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