Si bien la lluvia es esencial para la supervivencia de las plantas, también contiene bacterias y otros patógenos que pueden causarles daño. Entonces, ¿cómo se protegen las plantas de esta amenaza?

Un estudio reciente realizado por investigadores y colegas de la Universidad de Nagoya reveló que cuando las plantas están expuestas a la lluvia, estructuras parecidas a cabellos en la superficie de la hoja llamadas tricomas reconocen esta lluvia como un factor de riesgo para causar enfermedades y activan su sistema inmunológico para prevenir infecciones. Estos hallazgos, publicados en la revista Nature Communications , podría contribuir al desarrollo de métodos para proteger las plantas de enfermedades infecciosas causadas por la lluvia.

Las plantas tienen su propio sistema inmunológico, al igual que los humanos y otros organismos multicelulares. Cuando las plantas detectan patógenos, expresan genes relacionados con el sistema inmunológico para evitar que se infecten. Las gotas de lluvia contienen patógenos, como bacterias, hongos filamentosos y virus, y por lo tanto pueden causar enfermedades en las plantas. Con esto en mente, los investigadores plantearon la hipótesis de que las plantas podrían reconocer la lluvia como un factor de riesgo de enfermedades y reaccionar para protegerse de este riesgo de alguna manera.

Para averiguar cómo responden las plantas a la lluvia, un equipo de investigación dirigido por el profesor Yasuomi Tada y el profesor asistente Mika Nomoto de la Universidad de Nagoya realizó un estudio con plántulas de Arabidopsis thaliana. El equipo comenzó realizando análisis de secuenciación de ARN para examinar qué genes se expresan en las hojas cuando se exponen a la lluvia. Descubrieron que varios genes importantes relacionados con el sistema inmunitario se expresan en respuesta a la lluvia y que estos genes están regulados por genes inmunosupresores llamados CAMTA (activadores de la transcripción de unión a calmodulina).

Dado que las CAMTA están controladas por iones de calcio (Ca ²⁺ ), el equipo planteó la hipótesis de que la lluvia sirve para aumentar el Ca ²⁺ concentraciones en las células. Por lo tanto, investigaron cómo Ca ²⁺ los niveles en las hojas de Arabidopsis cambian en respuesta a la lluvia al introducir GCaMP3 —un gen que emite una fluorescencia verde cuando se une a Ca ²⁺ —en las hojas. Encontraron que cuando las hojas estaban expuestas a la lluvia, Ca ²⁺ aumentaron los niveles alrededor de los tricomas en la superficie de las hojas.

El resultado sugirió que los tricomas perciben la lluvia como un factor de riesgo e inducen ondas de calcio (transmisión de aumentos localizados en Ca ²⁺ a las áreas circundantes) a través de la hoja para inactivar el inmunosupresor CAMTA y, por lo tanto, activar genes relacionados con el sistema inmunitario. Para confirmar esto, luego realizaron experimentos de la misma manera usando mutantes de Arabidopsis que carecían de tricomas, y los resultados mostraron que la propagación de las ondas de calcio estaba comprometida en los mutantes.

"A partir de estos resultados, confirmamos que los tricomas desempeñan un papel en la detección de la lluvia como factor de riesgo y en la activación de las respuestas inmunitarias", dice el profesor Tada. "Nuestros hallazgos sugieren que podemos mejorar artificialmente las capacidades defensivas de las plantas contra las enfermedades en cualquier momento y durante cualquier período de tiempo. Con esta tecnología, podríamos activar las respuestas inmunitarias de los cultivos cuando las condiciones ambientales son lo suficientemente duras para posiblemente cause enfermedades en las plantas, lo que podría dar como resultado rendimientos estables de los cultivos".

El artículo "Células de tricomas mecanosensoriales provocan una respuesta inmune inducida por estímulos mecánicos en Arabidopsis thaliana " fue publicado en línea en la revista Nature Communications el 8 de marzo de 2022.