El reciente descubrimiento de que las plantas utilizan mecanismos para sobrevivir a la sequía y a las plagas chupadoras puede proporcionar la base para futuros nuevos programas de protección vegetal o direcciones de mejoramiento.
Utilizando un biosensor fluorescente avanzado (ABACUS2), que puede detectar pequeños cambios en las concentraciones de hormonas vegetales a nivel celular, los científicos descubrieron que el ácido abscísico (ABA), comúnmente asociado con la respuesta a la sequía, provocó que los estomas de las hojas se cerraran dentro de las 5 horas posteriores a la infección con araña roja de dos manchas.
Los poros microscópicos de las hojas (estomas) son importantes para el intercambio de gases, pero también son lugares importantes de pérdida de agua. Cuando hay escasez de agua, las plantas conservan la humedad produciendo ácido abscísico, la hormona del estrés por sequía, que cierra los estomas.
Casualmente, cerrar los estomas también impide los puntos de entrada preferidos de las plagas chupadoras de nutrientes, como los ácaros. La araña roja de dos manchas es una plaga conocida que afecta a más de 1.000 plantas, incluidos 150 cultivos.
Estos diminutos ácaros, apenas visibles a simple vista, pueden acumularse en grandes cantidades muy rápidamente y se consideran una de las plagas más destructivas en jardinería y jardinería, además de dañar las plantas de interior.
Ha habido debate sobre el papel del ABA en la resistencia a las plagas. Inicialmente se observó que los estomas se cierran cuando las plantas son atacadas por plagas chupadoras, lo que llevó a diversas hipótesis, como que el cierre puede ser una respuesta de la planta a la pérdida de agua por plagas que se alimentan, o incluso que las propias plagas provocan el cierre de los estomas. Las plantas no envían repelentes que repelen sustancias volátiles.
En una colaboración entre el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) de España y el Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge (SLCU), investigadores estudian cómo responde la planta modelo Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ) a la araña roja de dos manchas ( Tetranychus urticae ) han determinado que la planta comienza a actuar casi de inmediato, utilizando la misma hormona utilizada en la sequía para impedir que los ácaros penetren en el tejido y, como resultado, reducir significativamente el daño.
Los resultados, publicados en la revista Plant Physiology, mostraron que el cierre estomático máximo se logró en 24 a 30 horas.
“Los estomas abiertos son aberturas naturales donde plagas como pulgones y ácaros insertan sus estructuras de alimentación especializadas llamadas estiletes para perforar y luego succionar el contenido rico en nutrientes de las células subepidérmicas individuales. Pudimos demostrar que la infestación por ácaros provoca una rápida respuesta de cierre de los estomas, con un aumento de los niveles de la hormona vegetal ABA en el tejido de las hojas (los más altos en las células estomáticas y vasculares, pero también medidos en todas las demás células de las hojas). A través de muchos experimentos diferentes, hemos demostrado que el cierre de los estomas previene la aparición de ácaros”, dijo Irene Rosa-Díaz, quien llevó a cabo experimentos con ácaros en SLCU y CBGP durante su doctorado con la profesora Isabel Díaz del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas. de la Universidad Politécnica de Madrid y del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (UPM-INIA).
“Las plantas que fueron pretratadas con ácido abscísico para inducir el cierre de los estomas y luego infestadas con ácaros mostraron un daño reducido por ácaros, mientras que las plantas mutantes con deficiencia de ABA en las que los estomas no pueden cerrar bien y las plantas con estomas más abiertos resultaron ser más susceptibles a las garrapatas”. ella añadió.
El grupo de investigación de Alexander Jones en SLCU está desarrollando biosensores in vivo que detectan la dinámica hormonal en plantas con una resolución sin precedentes, incluido ABACUS2, que cuantificó el ABA celular en estos experimentos con ácaros.
El Dr. Jones dijo que el trabajo destaca interacciones importantes entre el estrés biótico y abiótico en las plantas: “La alerta temprana cuando los ácaros se alimentan desencadena una cascada de moléculas de señalización inmune que incluyen ácido jasmónico y ácido salicílico, entre otras reacciones químicas. En conjunto, nuestros resultados indican que la acumulación de ácido abscísico y el cierre de los estomas también son mecanismos de defensa clave utilizados para reducir el daño de los ácaros. El siguiente paso es averiguar qué señal inicial producida por los ácaros conduce a su detección por parte de la planta y luego a la acumulación de ácido abscísico. Los mecanismos bioquímicos utilizados por la planta como señales de ataque de plagas pueden ser cualquier cosa, incluidas vibraciones de los ácaros durante la alimentación, proteínas salivales, sustancias químicas producidas por los ácaros o sus actividades, daño celular directo (heridas) u otras moléculas asociadas con los ácaros. .”
“La identificación de los desencadenantes iniciales podría usarse potencialmente para desarrollar nuevos tratamientos de cultivos para proteger a las plantas contra las infestaciones de plagas previstas, y también podrían considerarse cuestiones de reproducción”, concluyó el científico.
Fuente: Universidad de Cambridge. La foto muestra una infestación de ácaros en una planta de frijol. Foto de: Profesora Isabel Díaz.
