Los recientes hallazgos de que las plantas emplean un mecanismo de supervivencia a la sequía para defenderse también de las plagas chupadores de nutrientes podrían informar futuros programas de mejoramiento de cultivos destinados a lograr un mejor control de plagas a gran escala.
Utilizando un biosensor fluorescente avanzado (ABACUS2) que puede detectar pequeños cambios en las concentraciones de hormonas vegetales a escala celular, los científicos observaron que el ácido abscísico (ABA), generalmente relacionado con la respuesta a la sequía, comenzó a cerrar las puertas de entrada de la planta cinco horas después de haber sido infestada con ácaros.
Los poros microscópicos de las hojas (estomas) son importantes para el intercambio de gases, pero también son los principales lugares de pérdida de agua. Cuando hay escasez de agua, las plantas actúan para conservarla produciendo la hormona del estrés por sequía ABA para cerrar sus estomas.
Casualmente, el cierre de los estomas también obstruye los puntos de entrada preferidos de las plagas chupadoras de nutrientes, como los ácaros. La araña roja de dos manchas es una de las plagas más dañinas económicamente:no es exigente y ataca a una amplia gama de más de 1000 plantas, incluidos 150 cultivos.
Apenas visibles a simple vista, estas pequeñas plagas perforan y luego chupan las células vegetales secas. Pueden acumularse en cantidades enormes muy rápidamente y pueden ser una de las plagas más destructivas en la industria de la jardinería y la horticultura, estropeando las plantas de interior y reduciendo el rendimiento de hortalizas, frutas y ensaladas.
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 de nutrientes, lo que llevó a diversas hipótesis, entre ellas que este cierre podría ser una respuesta de la planta a la pérdida de agua debido a la alimentación de las plagas o incluso que las plagas actúan cerrando los estomas. para evitar que las plantas envíen volátiles nocivos a los depredadores de plagas.
En una colaboración entre el Centro de Biotecnología y Genómica Vegetal (CBGP) de España y el Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge (SLCU), investigadores que estudian cómo responde el berro (Arabidopsis thaliana) a la araña roja de dos manchas (Tetranychus urticae) han determinado que la planta entra en acción casi de inmediato, empleando la misma hormona que para la sequía para impedir que los ácaros penetren en los tejidos de las plantas y, como resultado, reduce significativamente el daño de las plagas.
Los hallazgos publicados en Plant Physiology descubrió que el cierre máximo de los estomas se logra en un plazo de 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", dijo Irene Rosa-Díaz, quien llevó a cabo la investigación de la araña. Experimentos con ácaros en SLCU y CBGP durante su doctorado. con la Profesora Isabel Díaz en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, Universidad Politécnica de Madrid, y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (UPM-INIA).
"Pudimos demostrar que la infestación de ácaros inducía una rápida respuesta de cierre de los estomas, con la hormona vegetal ABA aumentando en los tejidos de las hojas, más alta en las células estomáticas y vasculares, pero también en todas las demás células de las hojas medidas. Demostramos a través de múltiples experimentos diferentes que el cierre de los estomas obstaculiza a los ácaros.
"Las plantas que fueron pretratadas con ABA para inducir el cierre de los estomas y luego infestadas con ácaros mostraron una disminución del daño de los ácaros, mientras que las plantas mutantes con deficiencia de ABA donde los estomas no pueden cerrar bien y las plantas que tienen más estomas son más susceptibles a los ácaros". P>
El grupo de investigación de Alexander Jones en SLCU desarrolla biosensores in vivo que revelan 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 estudio destaca las importantes interacciones entre el estrés biótico y abiótico en las plantas:"Las señales de alerta temprana de la alimentación de los ácaros inducen una cascada de moléculas de señalización inmune, incluido el ácido jasmónico (JA) y el ácido salicílico (SA), entre otras respuestas químicas. En conjunto, estos resultados muestran que la acumulación de ABA y el cierre de los estomas también son mecanismos de defensa clave empleados para reducir el daño de los ácaros.
"El siguiente paso es investigar cuál es la señal inicial producida por los ácaros que la planta está detectando y que luego resulta en la acumulación de ABA. Los mecanismos bioquímicos que utiliza la planta como señales de ataque de plagas podrían ser cualquier cosa, incluidas las vibraciones de alimentación de los ácaros, proteínas salivales, sustancias químicas producidas por los ácaros o la actividad de los ácaros, 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 preparar a las plantas antes de las infestaciones de plagas previstas. Es importante destacar que los esfuerzos para seleccionar plantas con rasgos estomáticos alterados, que ya deben equilibrar la fotosíntesis versus la conservación del agua, También se podría considerar la resistencia a plagas dañinas."
Más información: Irene Rosa-Díaz et al, La herbivoría de los ácaros induce una defensa estomática impulsada por el ácido abscísico, Fisiología vegetal (2024). DOI:10.1093/plphys/kiae215
Proporcionado por la Universidad de Cambridge
