Una introducción al concepto de estrés de las plantas y una breve descripción de una clase de fitohormonas, llamadas jasmonatos, que median la respuesta de las plantas al daño causado por insectos herbívoros, hongos necrotróficos y daños mecánicos.

Las plantas también se estresan (aún más en un entorno en constante cambio)

Las plantas están expuestas a una variedad de influencias ambientales a lo largo de sus vidas, lo que puede afectar su crecimiento y poner en peligro su salud. Estas amenazas externas pueden clasificarse como estrés abiótico cuando son causadas por “factores inanimados” (heladas/frío o calor, falta de agua o inundaciones, radiación UV, salinidad del suelo, falta de nutrientes, polución del aire y contaminación del suelo) o como estrés biótico cuando es causado por “factores vitales” (por ejemplo, virus, bacterias, hongos, nematodos , insectos, malas hierbas).

Dependiendo de la intensidad y duración del estrés, los factores ambientales pueden afectar levemente el desarrollo de los órganos de la planta (por debajo y/o por encima del suelo) o afectar seriamente la reproducción de la planta. En el peor de los casos, las plantas pueden estar expuestas a una combinación de factores estresantes ambientales que ponen en grave peligro su supervivencia.

Los órganos estresados ​​envían señales fuera y dentro de las plantas.

En marzo de 2023, la revista científica celúla publicó un artículo de investigación que muestra una curiosa respuesta de las plantas bajo presión: están “tranquilas” cuando crecen en condiciones óptimas, pero “gritan” cuando están estresadas. La noticia científica dio la vuelta al mundo y estos resultados inesperados se viralizaron en las redes sociales. ¿Qué muestra exactamente el artículo?

El equipo de investigación, coordinado por la Prof. Lilach Hadany (Facultad de Ciencias Vegetales y Seguridad Alimentaria, Universidad de Tel Aviv), descubrió que las plantas de tomate y tabaco emiten sonidos ultrasónicos dos días después de la privación de agua o daño físico cercano (3-5 metros de distancia). Este fenómeno podría ser causado por la cavitación, la formación de burbujas de aire cuando las columnas de agua colapsan en los tallos de las plantas expuestas a sequía o lesiones. Los humanos no pueden escuchar estas frecuencias, pero los científicos están investigando actualmente la posibilidad de que otros organismos, como insectos, pequeños mamíferos, otras plantas, que viven en el mismo entorno puedan percibir y responder a los sonidos.

Además de los “gritos de dolor”, las plantas y los animales estresados ​​también experimentan fluctuaciones hormonales internas. De hecho, se sabe desde hace tiempo que las plantas que viven en condiciones subóptimas acumulan hormonas del estrés que actúan en el cuerpo de la planta para desencadenar una variedad de respuestas defensivas y adaptativas a nivel molecular, celular y fisiológico.

hormonas y fitohormonas

Los organismos multicelulares (como animales, plantas y hongos) producen moléculas de señalización llamadas hormonas que se mueven a través de sus cuerpos para regular los procesos fisiológicos y de desarrollo. Estos mensajeros químicos son activos en concentraciones muy bajas y pueden migrar desde donde se producen a tejidos y órganos distantes, donde desencadenan respuestas moleculares y celulares.

El término fitohormonas fue acuñado por Frits Went y Kenneth Thimann en 1937 para describir compuestos orgánicos que pueden actuar local y sistémicamente como reguladores del crecimiento de las plantas. Las fitohormonas generalmente se requieren para regular la formación de varios órganos a lo largo del ciclo de vida de la planta, pero algunas de ellas (por ejemplo, ácido abscísico y ácido jasmónico) también se activan en condiciones de estrés para coordinar el crecimiento y las defensas de la planta, lo que a menudo afecta el desarrollo de los procesos de desarrollo. supervivencia.

Jasmonatos: producción, transporte y transducción de señales

Esta clase de fitohormonas derivadas de lípidos se describió por primera vez en 1962 y se denominó jasmonatos (JA) porque su estructura se identificó a partir de extractos de aceite. Jazmín grandiflorum Flor. Desde su descubrimiento, varios grupos de investigación en todo el mundo han estudiado las rutas metabólicas que contribuyen a la biosíntesis de los JA y la acumulación de sus precursores, así como las reacciones catabólicas que convierten las hormonas bioactivas en compuestos inactivos (buena revisión de Wasternack & Heimat, 2013 y Wasternack & Lied, 2017).

Los JA se derivan de ácidos grasos poliinsaturados como el ácido α-linolénico a través de una serie compleja de reacciones metabólicas que tienen lugar secuencialmente en diferentes compartimentos de la célula vegetal (por ejemplo, cloroplasto, peroxisoma, citosol). Algunos precursores de JA también se almacenan en la vacuola.

¿Cómo puede el estrés inducir la producción de JA? Cuando son atacadas desde el exterior, las plantas dañadas pueden reconocer “metabolitos extraños”, como p. vía de transducción de señales) que conduce a la inducción del metabolismo de JA.

Los JA acumulados pueden transportarse localmente (transmisión en distancias cortas a células vecinas) o sistémico (transmisión en distancias largas a células distantes a través de la vasculatura). Por ejemplo, el transporte mediado por el floema es esencial para la comunicación de hoja a hoja y de tallo a tallo. La señalización local y sistémica es facilitada por una familia de transportadores JA (llamados JAT) con distintas localizaciones subcelulares que promueven la importación/exportación celular de hormonas y la importación nuclear (revisado por Li et al., 2021).

Efectos aguas abajo de la señalización JA: respuesta de defensa al ataque de patógenos

En el núcleo, los JA desencadenan cambios en la transcripción de genes seleccionados implicados en la señalización del estrés y la respuesta de defensa. Por ejemplo, la acumulación de JA en respuesta al ataque de insectos activa la expresión de genes que codifican proteínas con efectos tóxicos o compuestos orgánicos volátiles (COV) que atraen a los depredadores naturales de los herbívoros (revisado por Erb & Reymond, 2019). Asimismo, un derivado del JA induce la biosíntesis del terpeno, un metabolito secundario con potente actividad antifúngica que le confiere resistencia a la moho gris provocada por el patógeno necrotrófico botrytis cinérea en fresas (reportado en Zhang et al., 2022).

Curiosity: JAs y evolución del carnívoro vegetal

Los JA también están involucrados en la interacción entre insectos y plantas carnívoras que viven en ambientes pobres en nutrientes. Más específicamente, la vía YES se activa ante el segundo estímulo mecánico en la planta. Dionaea muscipula (comúnmente conocida como Venus atrapamoscas), seguido de la inducción de genes que codifican hidrolasas, enzimas líticas utilizadas en la digestión de insectos atrapados en los lóbulos de las plantas.

Literatura sugerida:

Respuestas al estrés abiótico en las plantas Nature Reviews Genética