Los investigadores descubren cómo las plantas pueden responder a las amenazas

Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) ha descrito ahora una parte central del mecanismo de señal utilizado por las plantas para responder a las amenazas y así iniciar una respuesta de defensa en las partes no afectadas de la planta. En la edición actual de la revista Science Advances describen el papel que juega la proteína MSL10, entre otros.

Las condiciones climáticas cambiantes, la sequía y la lluvia alternas y las plagas como los insectos que comen plantas representan desafíos para las plantas a diario. Las estimaciones sugieren que entre el 5 y el 20 por ciento de las cosechas mundiales se pierden solo por daños de insectos cada año. Los modelos indican que es probable que esta tendencia se intensifique como resultado del calentamiento global. Desde una perspectiva económica y de seguridad alimentaria, esto hace que sea importante saber cómo responden las plantas a diversas amenazas y comprender las estrategias de defensa que han desarrollado.

Un consorcio de investigadores de Alemania, Suiza y Estados Unidos que trabaja con el profesor Dr. Wolf B. Frommer del Instituto de Fisiología Molecular de HHU ha descubierto ahora un componente central utilizado por las plantas para «notificar» las hojas no heridas cuando son atacadas. Estas hojas pueden comenzar a producir sustancias de defensa para proteger el tejido adyacente del ataque de tales plagas.

El equipo de investigación se centró en el sistema vascular de las plantas, que transporta agua y nutrientes desde las raíces hasta los brotes de la planta. Una de las ideas que querían examinar era la antigua suposición de que este sistema vascular también contribuye a la dispersión de señales hidráulicas, químicas y eléctricas y que la señalización hidráulica está acoplada a la señalización eléctrica.

El flujo continuo de agua en partes del tejido vascular crea un vacío. Cuando una planta resulta herida, este flujo de agua se interrumpe repentinamente, lo que provoca cambios de presión. Los investigadores ahora han identificado un canal de iones mecanosensible llamado «MSL10», que registra el estiramiento de la membrana celular y los correspondientes cambios de presión. Cuando este cambio de presión coincide con un aumento del glutamato, una sustancia que se libera cuando una planta está herida, la planta recibe una advertencia rápida de que está siendo atacada. Sin embargo, de forma aislada, los niveles ambientales más altos de glutamato también pueden ser indicativos de otras fluctuaciones metabólicas. En consecuencia, el cambio de presión es significativo cuando se produce junto con un aumento de los niveles de glutamato.

Un experimento clave implicó bloquear la formación de la proteína MSL10. Sin MSL10, la señal eléctrica de la herida se acorta y las moléculas de señal, como los iones de calcio, se dispersan con mucha menos eficacia. Las plantas sin MSL10 también producen menos moléculas de defensa para combatir a los enemigos naturales.

El Dr. Thomas Kleist y el Dr. Michael Wudick de HHU, quienes desempeñaron un papel clave en el proyecto, explicaron: «Nuestro equipo internacional logró demostrar por primera vez que un canal de iones mecanosensibles activado por estiramiento es necesario para la señalización inducida por heridas. en las plantas «.

El equipo también desarrolló un modelo que demuestra cómo MSL10 interactúa con otras proteínas que también contribuyen a la señalización. Los resultados de la investigación indican claramente que la suposición subyacente de un vínculo entre la señalización eléctrica e hidráulica es correcta.

El profesor Frommer dijo lo siguiente sobre los aspectos de gran alcance de los hallazgos que se acaban de publicar en Science Advances : "Es fascinante ver que las plantas usan señales eléctricas de la misma manera que los animales y los humanos y que incluso los componentes involucrados son similares. Si podemos comprender mejor la señalización de heridas y los procesos y componentes involucrados, podemos ayudar a las plantas a reconocer las amenazas más rápido y defenderse de ellas. Esto a su vez podría ayudar a prevenir la pérdida de cosechas debido a la infestación de plagas y daños por insectos".