Las plantas son organismos “sésiles”, es decir, son organismos que no poseen la capacidad de movilizarse o trasladarse de forma inmediata cuando están expuestas a condiciones de estrés biótico u abiótico.
Por lo tanto, las plantas han debido desarrollar mecanismos que les permiten percibir un estímulo externo, activar y movilizar señales químicas internas, generando una respuesta a dicho estimulo.
Las fitohormonas u hormonas vegetales están en constante interacción y ordenan los distintos procesos que ocurren a lo largo del ciclo productivo.
En términos generales, las principales moléculas encargadas de mediar y activar una respuesta fisiológica en las plantas son las “fitohormonas u hormonas vegetales”, las cuales están en constante interacción y ordenan los distintos procesos que ocurren a lo largo del ciclo productivo.
Sin embargo, dependiendo del tipo de estímulo (biótico u abiótico) o etapa fenológica del cultivo, habrá una o un grupo de hormonas que lideraran la respuesta de la planta (Figura 1), siendo el ácido salicílico el compuesto encargado de activar el sistema de defensa ante condiciones de infección por virus, hongos y bacterias.
Sistema de defensas
Para que un microorganismo comience a desarrollar una infección debe cumplir los siguientes requisitos: Debe haber un reconocimiento mutuo entre agente patógeno y huésped.
Además, las condiciones ambientales deben ser propicias para que la infección pueda dar inicio, y a partir de ese momento comenzará la activación del sistema de defensas, cuya principal función es reducir el daño y la mortalidad generada por herbívoros o agentes patógenos a través de respuestas barreras físicas y bioquímicas.
En una condición sin infección, la planta posee herramientas de defensa preformadas.
Sin embargo, la mayor parte de las barreras físicas y químicas de defensas se activan una vez que se genera la infección de un patógeno, generando respuestas físicas como invaginaciones de membrana, bloqueo de haces vasculares con tilosas, zonas de absición de tejido, síntesis de capas de cera o acumulación de suberina (Figura 2)
¿Cómo ocurre la activación del sistema de resistencia adquirida?
Durante el proceso de infección, los genes de virulencia (avr) de un microorganismo patógeno son identificados por el sistema de proteínas de reconocimiento (R), iniciando la síntesis y movilización de distintas moléculas elicitoras, fitohormonas (ácido jasmónico, ácido salicílico y etileno) y radicales libres, activando defensas estructurales y bioquímicas en las células infectadas, así como también en células vecinas no infectadas, preparando así a los tejidos sanos para una inminente infección (Figura 3)
El mecanismo de interacción entre distintas moléculas encargadas de activar el sistema de defensas es complejo y aún no está bien comprendido.
Sin embargo, se sabe que la síntesis de ácido jasmónico está vinculada a la respuesta a ataques de herbívoros, mientras que el ácido salicílico responde a microorganismos como bacterias, hongos y virus.
El etileno por su parte parece estar involucrado en la respuesta a ambas condiciones, pero su rol es secundario al de las otras dos hormonas.
El ácido salicílico es considerado una de las nueve fitohormonas vegetales descritas a la fecha, y su origen pertenece al grupo de los compuestos fenólicos.
Su rol a nivel fisiológico se relaciona con procesos de germinación, conductancia estomática, senescencia, crecimiento celular, nodulación, etc…
Sin embargo, su principal función está vinculada a la respuesta de la planta a condiciones de estrés biótico, especialmente hongos, bacterias y virus.
Cuando se genera el reconocimiento entre un patógeno y el hospedero, comienzan la aparición de moléculas reactivas de oxígeno (ROS) y los procesos de señalización del ácido salicílico, sus precursores y su forma gaseosa (metilsalicilatos), activando las barreras físicas y bioquímicas en el lugar de infección, así como también en las zonas no infectadas (Figura 3).
La máxima expresión de genes relacionados con la síntesis de ácido salicílico y sus mecanismos de recepción-señalización se logran a las 48 horas post infección o estimulación vía aplicación del activo directamente a las plantas, mientras que la máxima expresión de genes relacionados con enzimas o compuestos antimicrobianos se logra entre las 72 a las 216 horas (3 a 9 días) y su permanencia en la planta podría llegar aproximadamente hasta los 15 días post estimulación (infección u aplicación exógena), siempre y cuando la infección no continue o no se repita la aplicación exógena del activo, ya que eso prolongaría el proceso de defensas por más tiempo (Figura 4 y 5).
El ácido salicílico es considerado una de las nueve fitohormonas vegetales descritas a la fecha...
Otra gama importante de compuestos que son sintetizados cuando ocurre la activación del sistema de defensa, son compuestos y enzimas antioxidantes, dado que se requiere estabilizar las especies reactivas de oxígeno que se producen a nivel celular durante los procesos de infección, ayudando a la planta a regresar a un estado de equilibrio (homeostasis; Figura 4)
Consideraciones prácticas
El sistema de defensas se activa o desactiva de forma natural ante condiciones de infección o cese de está.
Sin embargo, desde el punto de vista productivo, permitir que la planta active sus defensas por si sola puede generar mermas al rendimiento, debido al costo energético que puede significar la síntesis de distintos compuestos o elicitores del sistema de defensa, el daño que pueden generar los microorganismos mientras se activan las barreras físicas y químicas, o pérdidas de calidad para el tejido cosechado.
Por lo tanto, la estrategia debe ser aplicar de forma exógena el ácido salicílico directamente a nuestro cultivo, procurando rápidamente activar el sistema de defensas, disminuir el costo energético por la síntesis del ácido salicílico, buscando preparar a la planta frente a posibles infecciones durante períodos críticos del cultivo.
Adicionalmente, se debe considerar los efectos benéficos que puede entregar el ácido salicílico a parámetros de calidad en distintas estructuras cosechables, información que se encuentra referenciada a nivel productivo y científico.
Finalmente, y a modo de consideraciones finales, debemos recordar que el sistema de defensas de las plantas busca disminuir el nivel daño y mortalidad por parte un agente patógeno, por lo tanto, su activación en un sistema productivo debe ir en complemento a estrategias fitosanitarias y de manejos culturales, buscando minimizar el riesgo de infección y maximizar la productividad.
Referencias
- Aachi, H., Białas, A., & Kamoun, S. (2020). How to trick a plant pathogen? Biochem (Lond), 42(4), 14–18. doi: 10.1042/BIO20200043
- Bentham, A. R., De la Concepcion, J. C., Mukhi, N., Zdrzałek, R., Draeger, M., Gorenkin, D., & Banfield, M. J. (2020). A molecular roadmap to the plant immune system. Journal of Biological Chemistry, 295(44), 14916–14935. doi: 10.1074/jbc.rev120.010852
- Coley, P. D., & Barone, J. A. (2001). Defenses, Ecology of. Encyclopedia of Biodiversity, 426–433. doi: 10.1016/b978-0-12-384719-5.00198-2
- Métraux, J.-P. (2013). Systemic Acquired Resistance. Brenner’s Encyclopedia of Genetics, 627–629. doi: 10.1016/b978-0-12-374984-0.01509-6
- Kaur, S., Samota, M.K., Choudhary, M. et al. (2022). How do plants defend themselves against pathogens: Biochemical mechanisms and genetic interventions. Physiology and Molecular Biology of Plants, 28, 485–504. doi: 10.1007/s12298-022-01146-y
- Hayat, S., Ahmad, A., & Alyemeni, M. N. (Eds.). (2013). Salicylic Acid. doi: 10.1007/978-94-007-6428-6
