(Nagoya University, 2022)
Si bien la lluvia es esencial para la supervivencia de las plantas, también puede contener bacterias y otros patógenos que pueden causarles daño. Entonces, ¿cómo se protegen las plantas de esta amenaza?
Un estudio reciente realizado por investigadores de la Universidad de Nagoya reveló que cuando las plantas están expuestas a la lluvia, estructuras parecidas a cabellos en la superficie de la hoja llamadas tricomas, reconocen esta lluvia como un factor de riesgo que puede causar enfermedades y activan su sistema inmunológico para prevenir infecciones. Estos hallazgos, publicados en la revista “Nature Communications”, podrían contribuir al desarrollo de métodos para proteger las plantas de enfermedades infecciosas provocadas por la lluvia.
Al igual que los humanos y otros organismos pluricelulares, las plantas tienen su propio sistema inmunológico Así, cuando detectan patógenos, expresan genes relacionados con éste sistema para evitar infectarse. Las gotas de lluvia pueden contener patógenos, tales como bacterias, hongos filamentosos y virus, y por lo tanto pueden causar enfermedades en las plantas. Con esto en mente, los investigadores plantearon la hipótesis de que las plantas podrían reconocer la lluvia como un factor de riesgo de enfermedades y reaccionar para para protegerse de éste riesgo de alguna forma.
Para averiguar cómo responden las plantas a la lluvia, un equipo de investigación dirigido por el profesor Yasuomi Tada y el profesor asistente Mika Nomoto de la Universidad de Nagoya realizó un estudio con plántulas de Arabidopsis thaliana. El equipo comenzó realizando análisis de secuenciación de ARN para examinar qué genes se expresan en las hojas cuando estas se exponen a la lluvia. Descubrieron que diversos genes importantes relacionados con el sistema inmunológico se expresan en respuesta a la lluvia, y que estos genes están regulados por genes inmunosupresores llamados CAMTA (activadores de la transcripción de unión a calmodulina).
Dado que los CAMTA están controlados por iones de Calcio (Ca2+), el equipo planteó la hipótesis de que la lluvia sirve para aumentar las concentraciones de éste catión en las células. Por lo tanto, investigaron cómo cambian los niveles de Ca2+ en las hojas de Arabidopsis en respuesta a la lluvia mediante la introducción de GCaMP3, un gen que emite una fluorescencia verde cuando se une al Ca2+ presente en las hojas, y descubrieron que cuando las hojas estaban expuestas a la lluvia, los niveles de Ca2+ alrededor de los tricomas en la superficie de las hojas aumentaban.
El resultado sugirió que los tricomas perciben la lluvia como un factor de riesgo e inducen concentraciones de Calcio (transmisión de aumentos localizados en Ca2+ a las áreas circundantes) a través de la hoja para inactivar el inmunosupresor CAMTA y, por lo tanto, activar genes relacionados con el sistema inmunitario. Para confirmar esta aseveración, realizaron experimentos de la misma manera, pero utilizando mutantes de Arabidopsis que carecían de tricomas, y los resultados mostraron que la propagación de las concentraciones de Calcio era muy reducida en los mutantes.
«A partir de estos resultados, confirmamos que los tricomas desempeñan un papel en la detección de la lluvia como factor de riesgo y en la activación de las respuestas inmunitarias», dice el profesor Tada. «Nuestros hallazgos sugieren que podemos mejorar artificialmente las capacidades defensivas de las plantas contra las enfermedades en cualquier momento y durante cualquier período de tiempo. Con esta tecnología, podríamos activar las respuestas inmunitarias de los cultivos cuando las condiciones ambientales son lo suficientemente adversas como para posiblemente causar enfermedades en las plantas, lo que podría resultar en rendimientos estables de los cultivos».
Referencias:
Nagoya University. (7 de Abril de 2022). How plants activate their immune system against pathogens in rain. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2022-04-immune-pathogens.html
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