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Nueva investigación sobre transducción de señales eléctricas en plantas de tomate

planta de tomate
Crédito: CC0 Public Domain

Las señales eléctricas ocurren comúnmente en las plantas en respuesta a varios cambios ambientales y tienen una función dominante en la aclimatación de la planta. 


por Higher Education Press


Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad de Zhejiang en China publicó nuevos hallazgos sobre la transducción de señales eléctricas durante la herbivoría o heridas en plantas de tomate. El estudio se puede encontrar en la revista de acceso abierto Frontiers of Agricultural Science and Engineering ( FASE ), que es publicada por Higher Education Press.

Se ha caracterizado la transducción de señales eléctricas provocadas por heridas en la especie de planta modelo Arabidopsis, pero se desconocen las características de la transducción de señales eléctricas en respuesta a herbivoría o heridas en especies de cultivos.

El trabajo anterior del profesor Jingquan Yu y sus colegas mostró que se generaban señales eléctricas en las plantas de tomate en respuesta a los ataques de nematodos. Estas señales se propagaron de las raíces a los brotes para activar la acumulación de ácido jasmónico (JA) y conferir resistencia a los nematodos.

Con base en la tecnología de determinación del potencial de superficie, en este estudio, el profesor Yu y sus colegas encontraron que las heridas por herbivoría y mecánicas en las hojas de tomate provocaban señales eléctricas con una amplitud de aproximadamente -20 a -40 mV. Las señales eléctricas provocadas por las heridas de los pecíolos fueron más fuertes que las provocadas por las heridas de las hojas, con mayor amplitud y mayor propagación. A diferencia de la transducción de señales eléctricas en Arabidopsis, las señales eléctricas no se transdujeron de una hoja a otra en las plantas de tomate, pero podrían propagarse de una hoja a otra dentro de una hoja compuesta. Por lo tanto, las señales eléctricas en las plantas varían ampliamente y la fuerza y ​​la transducción de las señales eléctricas dependen del tipo de daño, la posición de la herida, la especie de la planta y la etapa de crecimiento de la planta.

El análisis adicional de qRT-PCR de los genes relacionados con la biosíntesis y la señalización de JA mostró que los niveles de transcripción de los genes relacionados con la síntesis de JA LOXD, OPR3 y el gen relacionado con la señalización de JA JAZ10 aumentaron significativamente tanto en las valvas heridas como en las valvas no dañadas. La intensidad de la señalización JA activada por la herida fue consistente con la transducción de señales eléctricas, lo que sugiere la interacción de señales eléctricas y señalización JA.

Los investigadores demostraron a continuación el papel de los genes GLR3.3 y GLR3.5 del receptor de glutamato del tomate (GLR) en la regulación de las señales eléctricas y la acumulación de JA. Descubrieron que los mutantes glr3.5 y los mutantes dobles glr3.3 / 3.5 mostraban una intensidad de señal eléctrica reducida en respuesta a heridas mecánicas, mostrando amplitudes más bajas dentro de las valvas heridas en comparación con las mostradas por plantas no transformadas. En los mutantes glr3.3, glr3.5 y glr3.3 / 3.5 se abolió la propagación de señales eléctricas desde la valva herida a la valva intacta. Además, los mutantes glr3.3 / 3.5 acumularon cantidades reducidas de JA y JA-Ile tras la herbivoría simulada y los mutantes glr3.5 y glr3.3 / 3.5 presentaron una resistencia significativamente disminuida al gusano de la cápsula del algodón (Helicoverpa armigera).

«Nuestro estudio destaca las características de las señales eléctricas en la planta hortícola de tomate provocadas por la herbivoría y las heridas y enfatiza el papel de los genes GLR en la síntesis de JA y la resistencia de los herbívoros, lo que proporcionará nuevos conocimientos sobre el mecanismo de defensa de herbívoros en las plantas de cultivo y el papel potencial de las señales eléctricas para equilibrar las compensaciones de la defensa y el crecimiento en las plantas en respuesta a la herbivoría «, dijo el profesor Yu.



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