Un equipo de investigadores de la U of T Scarborough ha descubierto que la barrera protectora cerosa alrededor de las plantas podría desempeñar un papel en el envío de señales químicas a otras plantas e insectos.
La investigación, publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Science , podría eventualmente aprovecharse para desarrollar plantas más fuertes que puedan enfrentar condiciones ambientales desafiantes.
Para el estudio, los investigadores observaron ceras cuticulares, una capa delgada que las plantas depositan en su superficie para ayudarlas a protegerse de la pérdida de agua. «Estas ceras actúan como una defensa física», dice Eliana Gonzales-Vigil, profesora asistente en el departamento de biología que dirigió el estudio.
«Si las plantas no tuvieran esta cera, se secarían muy rápidamente. Es la razón por la que se ven gotas de agua en la superficie de las hojas. Las plantas evolucionaron este rasgo con el tiempo cuando pasaron de crecer en el agua a crecer en la tierra».
Las ceras desempeñan un papel en la defensa de las plantas contra la radiación ultravioleta , hongos, bacterias, altas y bajas temperaturas e insectos. Se pensaba que estas ceras eran barreras estables y no reactivas, pero los investigadores descubrieron que algunas ceras se descomponen después de exponerse al aire y la luz, liberando otros compuestos en el proceso.
Utilizando un método de análisis de ceras en una especie de álamo (álamo), los investigadores descubrieron que las ceras insaturadas, conocidas como alquenos, se degradan para producir un conocido compuesto de señalización de aldehído y una feromona de insecto conocida como nonanal.
Es una parte compleja de la bioquímica, pero Gonzales-Vigil dice que la conclusión clave es que se pueden liberar compuestos más pequeños e interesantes a partir de ceras más grandes que se encuentran en las plantas. «Este proceso podría usarse algún día para diseñar rasgos deseables en las plantas que puedan mejorar su resistencia a la sequía o los insectos», dice.
Papel en la comunicación vegetal.
Los aldehídos son esenciales tanto en plantas como en animales, incluidos los humanos. En los animales, funcionan como moléculas de señalización, influyendo en diversos aspectos del crecimiento, el desarrollo y la reproducción. También son la razón por la que los mosquitos se sienten atraídos por algunas personas (y animales) más que otros.
En las plantas, están presentes en feromonas que atraen insectos y también son responsables de la comunicación entre plantas. Si una planta está estresada debido a una sequía, por ejemplo, liberará el compuesto para avisar a las plantas vecinas y que puedan prepararse.
Jeff Chen, quien recientemente completó una maestría en biología celular y de sistemas en la U of T Scarborough, descubrió que las ceras pueden descomponerse para producir aldehídos por accidente. Quería ver qué pasaba con las ceras de las plantas de álamo a medida que envejecían. Siguió las hojas de la planta desde que eran jóvenes hasta que morían, y descubrió que la abundancia de ceras disminuía a medida que envejecían.
«Esto fue sorprendente porque se esperaría que hubiera algo estable allí durante toda la vida útil de la planta», dice Chen, quien ahora tiene un doctorado. estudiante de la Universidad de Illinois.
«Al mismo tiempo, vimos un aumento de compuestos volátiles, estos aldehídos. Eso nos llevó a creer que a medida que estas ceras se descomponen, hay un aumento correspondiente de compuestos volátiles».
Potencial para mejorar la resiliencia de los cultivos
Los alquenos, que son el precursor de la creación de aldehídos, son una cera especializada que sólo está presente en algunas plantas. El hecho de que estas ceras puedan desempeñar un papel en la señalización abre un montón de posibilidades para ayudar a cultivar plantas, incluidos cultivos alimentarios , dice Gonzales-Vigil. Por ejemplo, descubrieron que los pelos de una mazorca de maíz, conocidos como seda de maíz, también acumulan grandes cantidades de alquenos que se descomponen en aldehídos.
Para este estudio, los investigadores también observaron las ceras del trigo y descubrieron que otro componente importante de la cera en el cultivo también se descompone en compuestos más pequeños.
«Abre muchas oportunidades interesantes. Este proceso podría usarse para producir feromonas que se liberan lentamente de la cera para atraer o repeler insectos», dice Gonzales-Vigil.
«Actualmente esto se hace de forma sintética, lo cual es caro, por lo que también podría dar lugar a alternativas más baratas y naturales».
Más información: Jeff Y. Chen et al, Los cambios dinámicos en la cutícula de las plantas incluyen la producción de compuestos volátiles derivados de la cera cuticular, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI: 10.1073/pnas.2307012120
