Las plantas se encuentran en la parte inferior de la cadena alimenticia y están continuamente amenazadas por patógenos e insectos herbívoros. Pero la gran mayoría de los atacantes no pueden causar ningún daño debido a una resistencia de base amplia de las plantas, también conocida como resistencia no huésped. EstoLa resistencia es permanente y efectiva. Sin embargo, los mecanismos que conducen a esta resistencia, particularmente a las plagas herbívoras, son en gran parte desconocidos. En un nuevo estudio, investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química pudieron identificar una sustancia química responsable de la resistencia.de Nicotiana atenuada plantas a chicharritas chupadoras Empoasca spp. y los genes necesarios para su producción."Nuestra investigación descubrió cómo las plantas nativas usan la reprogramación química para defenderse de los saltamontes oportunistas en la naturaleza", dice el primer autor Yuechen Bai, resumiendo los resultados.
En 2004, los científicos del instituto ya habían descubierto en estudios de campo que las plantas de tabaco dañadas en su cascada de señalización de defensa basada en la hormona vegetal ácido jasmónico eran atacadas por chicharritas, insectos que generalmente no pueden dañar las plantas de tabaco con defensas funcionalesEl trabajo demostró que, en la naturaleza, las plantas son permanentemente "ensayadas" por insectos herbívoros para saber si pueden servir como fuente de alimento, sin embargo, en la mayoría de los casos las plantas son capaces de defenderse de manera efectiva., otro estudio del instituto mostró que los cicadélidos colonizaban las mismas plantas en las poblaciones naturales de tabaco cuya vía de señalización del ácido jasmónico era más débil que en otras plantas de tabaco. "Sin embargo, en ese momento, todavía se desconocía qué mecanismos de defensa específicos desencadenados por el ácido jasmónico eranresponsable de la resistencia a las chicharritas", explica Dapeng Li, uno de los líderes del estudio.
Para responder a esta pregunta, los científicos cruzaron 26 líneas parentales naturales genéticamente diferentes. Esta población, que el equipo de investigación había cruzado según un esquema fijo durante un total de nueve años, se plantó en su hábitat natural en Arizona, EE. UU.,donde podría ser atacada por chicharritas oportunistas. Cuando los chicharritas atacaron estas plantas, la gravedad del daño ayudó a identificar la base genética que hizo de esta planta en particular una planta huésped para los chicharritas que se aprovechan de las defensas débiles.
Los investigadores también investigaron qué cambios químicos se provocan en las plantas después del ataque y qué genes se activan. Encontraron una nueva sustancia inestable, para la cual usaron la abreviatura CPH caffeoylputrescine-green-leaf-volatile compound, que era responsablepara la resistencia permanente a los saltahojas. A través del trabajo de detección bioinformática y utilizando plantas que fueron modificadas específicamente en ciertos genes de defensa y transducción de señales, pudieron mostrar qué tres vías metabólicas estaban involucradas en la producción de este químico. Finalmente, los investigadores incluso lograronen la reconstitución de la ruta biosintética para la sustancia de defensa CPH en dos plantas relacionadas, el frijol Vicia faba y la especie de tomate Solanum chilense, y demostrando su eficacia contra las chicharritas.
"Al combinar métodos sofisticados de biología molecular y análisis químico, pudimos identificar y caracterizar no solo una sustancia de defensa previamente desconocida, sino también los genes responsables de su síntesis", explica Ian Baldwin, y continúa: "Nuestro enfoque puede serdescrito como "genética avanzada guiada por la historia natural. La historia natural y la observación del comportamiento alimentario de los saltahojas ha impulsado nuestro proceso de descubrimiento. Porque cuando se trata de química, la naturaleza sigue siendo la madre de la invención".
En estudios posteriores, los investigadores quieren averiguar cómo se coordina la síntesis de esta defensa química en la planta y qué otros factores y reguladores específicos son cruciales para su producción, especialmente en condiciones naturales. Chicharritas del género Empoasca, especialmente el saltahojas de la patataEmpoasca fabae, puede causar daños importantes en los cultivos al chupar las hojas de las plantas jóvenes y transmitir enfermedades virales. Las temperaturas más altas han llevado a una propagación amenazante de estos insectos. Esta investigación básica para controlar dicha plaga puede proporcionar información valiosa con respecto a la mejora permanenteresistencia en los cultivos, especialmente en el contexto de las nuevas demandas en la agricultura provocadas por el cambio climático.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Ecología Química. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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