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Las estrigolactonas aumentan la tolerancia a los gorgojos en las plantas de tabaco


Un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, ha descubierto que las estrigolactonas, una clase de nuevas hormonas vegetales, median en el ajuste fino de las sustancias defensivas de las plantas de producción en el tallo de las plantas de la especie de tabaco silvestre. 


por Max Planck Society


Nicotiana attenuata. En un proyecto cooperativo con socios en China y Corea, encontraron que las estrigolactonas y su diafonía con otras hormonas involucradas en la defensa de las plantas eran cruciales para la capacidad de las plantas de tabaco para tolerar los insectos que viven dentro del tallo. Las plantas que ya no pueden producir estrigolactonas también tienen concentraciones alteradas de jasmontatos y auxinas y, en consecuencia, una resistencia reducida contra las larvas perforadoras del tallo del gorgojo Trichobaris mucorea.

No solo los animales, sino también las plantas tienen diferentes hormonas que controlan varios procesos en el cuerpo. Una clase de estas sustancias de señalización que solo recientemente se reconocieron como hormonas son las estrigolactonas. En las plantas, intervienen en la formación de brotes e inhiben una mayor ramificación del tallo. Como han descubierto los científicos del Instituto Max Planck de Ecología Química, un cambio en la vía de señalización de las estrigolactonas influye en los procesos regulados por otras hormonas vegetales y, como consecuencia, en la defensa de una planta contra los herbívoros.

Las observaciones desde el campo y en el invernadero fueron el punto de partida para las investigaciones. «En el campo, notamos que cuando las larvas del gorgojo Trichobaris mucorea, que se alimentan de médulas, atacan las plantas de tabaco, los tallos se vuelven rojos. En el invernadero, los tallos de las líneas transgénicas que están alteradas en la biosíntesis y la señalización de la estrigolactona también se vuelven rojas. Debido a la influencia de las estrigolactonas la ramificación en las plantas y la unión de la raíz y el brote de una planta es el lugar de entrada inicial donde la larva del gorgojo se abre camino hacia la médula del tallo, queríamos saber cómo estas hormonas afectan la resistencia del gorgojo en el tabaco «, dijo Ming Wang, uno de los los líderes del estudio.

La coloración roja de los tallos es causada por las antocianinas, que también pueden tener una función defensiva, pero probablemente estén involucradas en la defensa indirecta de las plantas al enviar una señal visual a los depredadores de los herbívoros. El aumento de la producción de los pigmentos rojos, así como las concentraciones más altas de otras sustancias defensivas, las fenolamidas, se debe al aumento de la actividad de otro grupo importante de hormonas vegetales: los jasmonatos. Las plantas genéticamente modificadas que no pudieron producir estrigolactonas, así como los análisis metabólicos, es decir, la medición de la actividad de las vías metabólicas individuales, ahora deberían proporcionar información sobre el papel y la interacción de las hormonas con respecto a la resistencia al gorgojo.

Disminución de la resistencia a las larvas del gorgojo barrenador del tallo a pesar del aumento de las concentraciones de jasmonato

Sin embargo, fue particularmente sorprendente el aumento significativo de la concentración de jasmonatos en plantas en las que se había silenciado la vía de señalización de la estrigolactona. «Los niveles más altos de jasmonatos en los mutantes, así como el aumento de la síntesis de los pigmentos de antocianina roja, deberían haber indicado una defensa más fuerte contra los herbívoros. Sin embargo, las plantas que carecen de estrigolactonas eran significativamente más susceptibles al ataque de Trichobaris mucorea. Dado el conocimiento común de que Las defensas de las plantas están reguladas positivamente por la señalización de jasmonato, esta aparente desconexión fue particularmente intrigante «, resume el primer autor Suhua Li resultados importantes del estudio.

Las estrigolactonas aumentan la tolerancia a los gorgojos en las plantas de tabaco
Gorgojo adulto Trichobaris mucorea Crédito: Anna Schroll

Los mutantes alterados por estrigolactona mostraron una serie de cambios metabólicos: además de una acumulación excesiva de antocianinas y fenolamidas, la ausencia de estrigolactonas también afectó la producción de nicotina, otra sustancia de defensa importante en el tabaco. Este trabajo abre nuevos caminos al mostrar cómo la estrigolactona interactúa con la señalización de jasmonato y auxina para proporcionar los cambios particulares en los metabolitos de las plantas. La mezcla especial de estos metabolitos determina, como un cóctel de terapia con medicamentos desarrollados contra enfermedades, la resistencia contra el herbívoro atacante. El trabajo también proporciona una respuesta de mayor resolución a cómo la señalización de estrigolactona interactúa con elementos particularmente variables de la señalización de jasmonato: las proteínas JAZ, represoras de la vía de señalización de jasmonato.

Hasta ahora, los estudios de las interacciones planta-insecto se han centrado principalmente en los folívoros de vida libre. El gorgojo Trichobaris mucorea, sin embargo, vive «endofíticamente», es decir, pasa la mayor parte de su ciclo de vida de cuatro meses (la etapa larvaria completa, la pupa y la etapa adulta temprana antes del apareamiento) dentro del tallo de una planta de tabaco anual donde se alimenta de la médula. Aparte de la coloración roja del tallo, apenas hay signos visibles de un ataque de este herbívoro desde el exterior. Todo lo que puede ver es un orificio de salida en el tallo que deja después de abandonar su vivero en la planta ya marchita. Sin embargo, la vida relativamente larga dentro de la planta significa que la planta tiene que tolerar a este enemigo en lugar de defenderse como contra un insecto que se alimenta de hojas, del que podría defenderse con sustancias defensivas.

Defensa versus tolerancia

Los resultados del estudio demuestran que aunque las estrigolactonas no regulan directamente las defensas contra el gorgojo, indirectamente utilizan las redes reguladoras hormonales existentes, aquí a través de jasmonatos y auxinas, para producir sustancias defensivas que permitan a la planta tolerar a este herbívoro dentro de su tallo.

«En resumen, las ‘defensas’ dañan a los herbívoros, mientras que los rasgos de ‘tolerancia’ disminuyen el daño que causa el ataque de herbívoros. Es en el ámbito de los rasgos de tolerancia donde se descubre que estas hormonas afinan las defensas de las plantas a través de su diafonía con otras hormonas , como los jasmonatos y las auxinas, tan emocionante ”, dice Ian Baldwin, director del Departamento de Ecología Molecular donde se han realizado las investigaciones.

Los investigadores proponen que las estrigolactonas en la planta representan una especie de cambio entre la defensa y la tolerancia de los herbívoros, una hipótesis que, si se confirma, también ofrecería nuevos enfoques interesantes para el fitomejoramiento.


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