¿Alguna vez te has preguntado acerca de esa nota verde y aguda que golpea tu nariz cuando cortas el césped o cortas tallos de flores? Se trata de volátiles de hojas verdes, o GLV : aceites que se evaporan fácilmente y que las plantas utilizan para comunicarse con otras plantas y defenderse de herbívoros o patógenos como bacterias u hongos.
por Sasimonthakan Tanarsuwongkul
Casi todas las plantas verdes pueden sintetizar y liberar rápidamente GLV cuando son atacadas, protegiendo directamente a los atacantes e indirectamente atrayendo a depredadores de herbívoros como insectos y preparando otros mecanismos de defensa de la planta. Los investigadores saben que los GLV desempeñan un papel importante en la protección de las plantas, pero aún no está claro cómo funcionan.
Soy investigador de bioquímica y, a través de una colaboración entre el Laboratorio Wang y el Laboratorio Stratmann de la Universidad de Carolina del Sur, mis colegas y yo estudiamos cómo las células vegetales liberan los volátiles de las hojas verdes. En nuestra investigación recientemente publicada en Plant, Cell & Environment , identificamos las posibles vías de señalización que utilizan los GLV para inducir respuestas de defensa en las células de tomate. Nuestro objetivo final es descubrir formas de utilizar GLV para controlar las plagas agrícolas y lograr una agricultura más limpia.
Sistemas de defensa en plantas.
Las plantas emplean muchos sistemas de defensa para protegerse. La primera línea de defensa implica detectar invasores microbianos y la presencia de daño utilizando patrones moleculares asociados al daño, o DAMP , que son moléculas liberadas por células dañadas o moribundas.
Cuando una célula identifica un DAMP, desencadena una respuesta inmune y promueve mecanismos de reparación. También provoca cambios en la concentración de iones de calcio , activando aún más genes y proteínas relacionados con el sistema inmunológico. Los DAMP también activan proteínas comunes en muchas vías de señalización del estrés que activan otras respuestas de defensa.
Muchos estudios han demostrado que los efectos de los GLV son similares a los de los DAMP . Por lo tanto, mi equipo y yo queríamos demostrar si los GLV también pueden actuar como DAMP.
Para ello, estudiamos qué proteínas se activan o desactivan en las células de tomate. Cambiar químicamente la estructura de una proteína mediante un proceso llamado fosforilación la activa o desactiva. La fosforilación de proteínas desempeña un papel central en la regulación de un gran número de procesos celulares e implica muchas vías de transmisión de señales. Estudiar el fosfoproteoma , o todas las proteínas que están fosforiladas en un sistema, de las células de tomate podría ayudarnos a comparar las vías de señalización de GLV y DAMP.
Descubrimos que muchas de las proteínas involucradas en las vías de señalización volátil de las hojas verdes estaban involucradas en la regulación del estrés. Estos incluían muchos componentes de las vías de señalización de DAMP, lo que respalda nuestra hipótesis de que los GLV funcionan como DAMP en la activación de respuestas de defensa.
Uso de GLV en agricultura
La agricultura suele ejercer una presión significativa sobre los recursos naturales y el medio ambiente. Por ejemplo, el uso de pesticidas convencionales puede provocar degradación ambiental y resistencia a las plagas.
Los biopesticidas están ganando popularidad como una alternativa menos tóxica. Estos son organismos o compuestos naturales que suprimen el crecimiento y la propagación de plagas. Por ejemplo, los compuestos orgánicos volátiles de las plantas son un tipo de biopesticida que se ha demostrado que permite reducir el uso de insecticidas sintéticos para controlar las plagas en los cereales alimentarios almacenados.
Por lo tanto, los GLV también pueden ser biopesticidas eficaces en la agricultura. Un estudio ha demostrado que los GLV pueden atraer una plaga de plantas, el escarabajo Apion miniatum, para que se alimente de una maleza invasora y difícil de controlar, Rumex confertus. Además, los estudios de campo sobre plantas de tabaco silvestres encontraron que la liberación de GLV puede atraer enemigos de los herbívoros. La presencia de estos competidores herbívoros no sólo puede controlar las plagas de insectos sino también aumentar la producción de plantas infestadas .
Con más investigaciones, creemos que los GLV tienen el potencial de controlar las plagas de forma natural y apoyar la agricultura sostenible.
Más información: Sasimonthakan Tanarsuwongkul et al, Los volátiles de hojas verdes cooptan proteínas involucradas en la señalización de patrones moleculares en células vegetales, Plant, Cell & Environment (2024). DOI: 10.1111/pce.14795
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original .
