Mes: julio 2024

Parte 3

MICROFAUNA DEL SUELO

La microfauna del suelo son criaturas diminutas, de menos de 0.006” (0.16 mm). la microfauna habita en las películas de agua y su estudio a menudo requiere de técnicas microbiológicas, que incluyen la preparación y observación de especímenes bajo aumento.

PROTOZOARIOS

REINO: Protista* FILO: Amoebozoa, Cercozoa, Ciliophora

* La clasificación de los diferentes grupos de protozoos está en constante modificación a medida que los científicos comprenden mejor cómo estos organismos se relacionan entre sí y con otros grupos. Actualmente, es posible que no todos los grupos incluidos en el reino Protozoa compartan un ancestro común. Algunos protozoos están más estrechamente relacionados con el reino animal (pero no pertenecen a él), mientras que otros están más estrechamente relacionados con el reino Vegetal o con el reino Fungi.

TAMAÑO: 0.00004–0.11″ (1 μm–3 mm).

IMPORTANCIA ECOLOGICA: Como depredadores, descomponedores y consumidores de bacterias, los protozoos desempeñan un papel importante en el reciclaje de nutrientes.

DESCRIPCIÓN: Estos organismos unicelulares son diversos en forma y tamaño. Algunos son coloniales y viven en grupos, asemejándose a organismos multicelulares. Las amebas (Amoebozoa) tienen seudópodos: proyecciones temporales rellenas de citoplasma que pueden extenderse y retraerse para alterar su forma y moverse hacia el interior de las grietas del suelo y alterar su forma. Las amebas testadas (Amoebozoa) tienen una testa similar a una concha hecha de materiales orgánicos, silíceos o calcáreos, dependiendo de la especie, que encierra parcialmente la célula. Los protozoos ciliados (Ciliophora) tienen cilios, estructuras que les ayudan a moverse o sentir su entorno. Los protozoos flagelados (Cercozoa) tienen uno o más órganos en forma de látigo que los impulsan.

DÓNDE SE ENCUENTRAN: Los protozoos se encuentran dentro de películas de agua dentro y sobre el suelo y otras superficies húmedas. Aunque son más comunes en unos cuantos centímetros de la parte más superior del suelo entre las raíces de las plantas, algunos se pueden encontrar a profundidades de más de 219 yardas. (200 metros). Las amebas, en particular, pueden caber en poros o cavidades del suelo muy pequeños.

DE QUÉ SE ALIMENTAN: Los protozoos se alimentan principalmente de bacterias, aunque los protozoos más grandes también pueden alimentarse de algas, hongos o pequeños desechos orgánicos, liberando nutrientes que estimulan el crecimiento de las plantas

CICLO DE VIDA: Los protozoos pueden reproducirse asexualmente duplicando su cuerpo y dividiéndose en dos organismos, pero muchas especies también pueden intercambiar material genético mediante conjugación. Cuando los suelos se secan, los protozoos se convierten en quistes, estados inactivos en los que permanecen en animación suspendida hasta que llega más humedad.

NÚMERO APROXIMADO DE ESPECIES CONOCIDAS: 3000 Amoebozoos, entre 100 y 1000+ Cercozoos (muchos de ellos no descritos) y 1500 Ciliados en todo el mundo.

ABUNDANCIA RELATIVA: Algunas estimaciones sugieren que 10 mil millones de protozoos pueden vivir en los 15.24 cm (6 pulgadas) superiores de un metro cuadrado de pradera. Los protozoos con flagelos son los más comunes en general. Las amebas sin concha (pseudópodos) son más comunes en suelos húmedos, mientras que las amebas testadas son más comunes en suelos forestales que en campos labrados.

NOTAS DE INTERÉS

• Los protozoos son los principales consumidores de bacterias del suelo.

• Los protozoos son sensibles a los cambios ambientales y los cambios en su distribución y actividad se relacionan con cambios en la sanidad del suelo.

• Alguna vez se pensó que algunos grupos de organismos eran hongos o plantas y ahora se consideran protistas (al menos por el momento). Estos incluyen algas pardas que se encuentran en el suelo y mohos del limo y acuáticos.

• Las algas pardas del suelo han perdido la capacidad de realizar la fotosíntesis; en lugar de esto, absorben nutrientes extendiendo filamentos hacia tejidos en descomposición o material vegetal vivo.

• El protista oomiceto Phytophthora infestans fue el patógeno que contribuyó a la hambruna de patatas en Irlanda en la década de 1840.

• Un método para contar protozoos: Usar un microscopio para contar protozoos directamente de muestras de suelo en suspensión en pozos pequeños, o en una caja de Petri.

Referencia: Hopwood Jennifer, Frischie Stephanie, May Emily and Lee-Mäder Eric. Farming with Soil Life. Farming with Soil life. A Handbook for Supporting Soil Invertebrates and Soil Health on Farms. The Xerces Society for Invertebrate Conservation. 2021

Parte 2

PLANTAS

El suelo y las plantas están intrínsecamente vinculados. Una planta individual es simultáneamente un organismo aéreo y subterráneo. Las plantas vasculares terrestres necesitan el suelo como un sustrato para anclarse y como su fuente de agua y nutrientes.

A la inversa, las plantas contribuyen a la formación del suelo descomponiendo los sustratos minerales. En las primeras etapas de formación del suelo, los líquenes, el musgo y las costras criptobióticas, así como las raíces de las plantas rompen el lecho rocoso. Algunos sistemas de raíces de pueden actuar como una red que retiene el suelo mineral y la materia orgánica, contribuyendo aún más a la formación del suelo. En suelos maduros, las plantas son cruciales para la sanidad del suelo y la vida que lo habita. Las plantas alimentan la vida del suelo al secretar Carbohidratos, producidos mediante la fotosíntesis, en la zona de las raíces, llamada Rizosfera.

Estos Carbohidratos, denominados exudados, se liberan tanto de forma activa como pasiva. La exudación proveniente de las raíces no es sólo accidental, sino que es la base de un entorno para una relación simbiótica y mutuamente benéfica entre las plantas y los microorganismos del suelo. Las semillas en el suelo son alimento para pájaros, invertebrados y microorganismos.

FAUNA DEL SUELO

Desde hace tiempo se reconoce el papel de los microorganismos en la ecología y el funcionamiento del suelo. Por el contrario, aunque importante, se ha pasado por alto el papel de la fauna del suelo. La fauna del suelo puede alterar la estructura física del suelo; facilitar el movimiento del aire, el agua y las raíces dentro del suelo; y ayuda a distribuir los nutrientes entre las capas del suelo. La Mesofauna y la Macrofauna del suelo son fundamentales en el reciclaje nutrientes, al ayudar a fragmentar la materia orgánica vegetal y animal y hacerla más disponible para ser sometida a una mayor descomposición por parte de los microorganismos. Las relaciones en la red alimentaria de la fauna del suelo son complejas e incluyen herbívoros que se alimentan de material vegetal muerto o directamente de raíces de plantas vivas o algas; así como comunidades de depredadores y parásitos que se alimentan de la fauna del suelo. A pesar de su importancia para los sistemas de suelos, existen lagunas en el conocimiento en la historia natural y la biología de muchas especies identificadas, y muchas otras permanecen sin describir ni nombrar. Aún hay mucho que aprender sobre la vida en el suelo.

Referencia: Hopwood Jennifer, Frischie Stephanie, May Emily and Lee-Mäder Eric. Farming with Soil Life. Farming with Soil life. A Handbook for Supporting Soil Invertebrates and Soil Health on Farms. The Xerces Society for Invertebrate Conservation. 2021

Parte 1

El suelo es un sistema vivo. Es a la vez producto y productor de interacciones dinámicas entre la vida sobre su superficie y debajo de ella. La mayoría de las plantas no pueden crecer sin suelo, y no se puede formar un suelo sano sin la contribución de plantas y microorganismos. Una vez que se inicia y se mantiene el proceso de formación del suelo, los suelos sanos están llenos de vida.

Los organismos que viven en el suelo son diversos y numerosos. Es importante conocer la función y ecología de los mismos, poder identificarlos y constatar y promover su presencia.

En lo que respecta a la fauna del suelo, los perfiles de los organismos se organizan por tamaño corporal: Microfauna, Mesofauna y Macrofauna (ver figura 1) y luego por clasificación biológica. Los grupos grandes (por ejemplo, escarabajos y moscas) se agrupan aún más de acuerdo a la ecología.

MICROFLORA

Las bacterias son microorganismos ubicuos que a menudo crecen y viven en colonias de individuos. Se estima que la biomasa total de bacterias vivas, supera la biomasa de todas las plantas y animales de la Tierra en su conjunto. Como grupo, las bacterias desempeñan un papel importante en la descomposición de la materia orgánica. Relevantes para la vida del suelo, los grupos Rhizobium, Azotobacter y Frankia forman asociaciones con las raíces de las plantas y son esenciales en la fijación de Nitrógeno y el Ciclo del Nitrógeno.

Las Cianobacterias forman asociaciones fijadoras de Nitrógeno con ciertos grupos de plantas, incluidas las gimnospermas (p. ej., coníferas y cícadas) y helechos, algunos líquenes, algas y musgos.

Las especies de Agrobacterium pueden ser patógenas en algunas condiciones del suelo.

Las Arqueas son microorganismos unicelulares que están presentes en ambientes terrestres y marinos así como dentro de otros organismos. Algunas arqueas están adaptadas a condiciones extremas (por ejemplo, aguas termales y ambientes salinos). Estos microorganismos tienen la capacidad de utilizar Hidrógeno y otros iones para obtener energía, además de fuentes de energía orgánicas (a base de Carbono). Las Arqueas contribuyen al reciclaje de nutrientes (especialmente en el Ciclo del Nitrógeno) y ecológicamente son benéficas (mutualistas) o neutrales (comensalistas). No se han descrito Arqueas patógenas.

HONGOS

Los hongos son extremadamente diversos en tamaño, forma y función. Algunos son unicelulares y están presentes como organismos individuales o como colonias en el suelo. Otros son multicelulares.

La mayoría de los hongos son benéficos para las plantas. Reciclan los nutrientes y proporcionan mecanismos para su adquisición y para la absorción de agua por parte de las plantas. Los hongos micorrízicos arbusculares (endomicorrizas) (HMA) interactúan con las células de la planta huésped y establecen conexiones especiales en las raíces de las plantas que mejoran la absorción de agua y nutrientes. No forman cuerpos fructíferos; en vez de ellos, las esporas se forman directamente a partir de las hifas. Más del 80% de las especies de plantas terrestres tienen asociaciones con hongos micorrízicos arbusculares.

Los hongos ectomicorrízicos habitan en los espacios entre las células de las raíces de las plantas y amplían la capacidad de estas para absorber agua y nutrientes del suelo. Los hongos ectomicorrízicos producen cuerpos fructíferos distintivos para la reproducción sexual.

Los hongos que llamamos setas son en su mayoría Basidiomicetos y Ascomicetos. Las setas son como icebergs, en el sentido de que lo que no podemos ver debajo de la superficie es mucho más grande que la parte que podemos ver.  Estos grupos de hongos están presentes en el suelo como redes extensas y complejas de hifas filiformes llamadas colectivamente micelios. Dichas redes transportan energía, minerales y señales químicas; crecer por división celular; y se reproducen sexualmente mediante la producción de esporas en cuerpos fructíferos especiales llamados setas.

Algunos hongos son patógenos, pero en general, los hongos son benéficos, ya sea como saprófitos que descomponen plantas y animales y hacen que esos nutrientes estén disponibles para una absorción renovada, o bien a través de relaciones simbióticas que establecen con las raíces de las plantas. Algunas especies son incluso depredadoras, atrapan nematodos.

Referencia: Hopwood Jennifer, Frischie Stephanie, May Emily and Lee-Mäder Eric. Farming with Soil Life. Farming with Soil life. A Handbook for Supporting Soil Invertebrates and Soil Health on Farms. The Xerces Society for Invertebrate Conservation. 2021

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, 2024

¿Alguna vez te has preguntado acerca de ese aroma intenso que percibe tu nariz cuando cortas el césped o cortas tallos de flores? Se trata de compuestos volátiles de las hojas verdes, o GLVs; aceites que se evaporan fácilmente y que las plantas utilizan para comunicarse con otras plantas y defenderse de herbívoros o patógenos como bacterias u hongos.

Casi todas las plantas verdes pueden sintetizar y liberar rápidamente GLVs cuando son atacadas, tanto para protegerse directamente de los atacantes como para atraer indirectamente a depredadores de herbívoros, (insectos depredadores) y preparar otros mecanismos de defensa. Los investigadores saben que los GLVs desempeñan un papel importante en la protección de las plantas, pero aún no está claro cómo funcionan.

Tanarsuwongkul es un investigador en bioquímica y a través de una colaboración entre el Laboratorio Wang y el Laboratorio Stratmann de la Universidad de Carolina del Sur, estudia junto con sus colaboradores, cómo las células vegetales liberan compuestos volátiles de las hojas verdes.

En una investigación recientemente publicada en Plant, Cell & Environment, identificaron las posibles vías de señalización que los GLVs utilizan para inducir respuestas de defensa en las células de tomate. El objetivo final es descubrir formas de utilizar GLVs para controlar las plagas agrícolas y lograr una agricultura más sana.

Sistemas de Defensa en Plantas

Las plantas emplean muchos sistemas de defensa para protegerse. La primera línea de defensa implica detectar invasores microbianos y la presencia de daños, mediante patrones moleculares asociados a estos daños, o DAMPs, que son moléculas liberadas por células dañadas o moribundas.

Cuando una célula identifica un DAMP, desencadena una respuesta inmune y promueve mecanismos de reparación. También provoca cambios en la concentración de iones de Calcio, activando aún más genes y proteínas relacionados con el sistema inmune. Los DAMPs también activan proteínas comunes en muchas vías de señalización del estrés que activan otras respuestas de defensa.

Muchos estudios han demostrado que los efectos de los GLVs son similares a los de los DAMPs. Por lo tanto, se buscó demostrar si los GLVs también pueden actuar como DAMPs. Para ello, se estudió cuales proteínas se activan o desactivan en las células de tomate.

Cambiar químicamente la estructura de una proteína mediante un proceso llamado fosforilación la activa o la desactiva. La fosforilación de proteínas desempeña un papel central en la regulación de un gran número de procesos celulares e implica muchas vías de transmisión de señales. Estudiar el fosfoproteoma (todas las proteínas que están fosforiladas en un sistema) de las células de tomate, podría ayudar a comparar las vías de señalización de GLVs y DAMPs.

Se descubrió que muchas de las proteínas involucradas en las vías de señalización de compuestos volátiles de las hojas verdes estaban involucradas en la regulación del estrés. Estas incluían muchos componentes de las vías de señalización de DAMPs, lo que respalda la hipótesis de que los GLVs funcionan como DAMPs en la activación de respuestas de defensa.

Uso de GLVs en la Agricultura

La agricultura suele ejercer una presión significativa sobre los recursos naturales y el medio ambiente. Concretamente, el uso de pesticidas convencionales puede provocar degradación ambiental e inducir resistencia a las plagas.

Los biopesticidas están ganando popularidad como una alternativa menos tóxica. Estos son organismos o compuestos naturales que suprimen el crecimiento y la propagación de plagas. Por ejemplo, los compuestos orgánicos volátiles de las plantas son un tipo de biopesticida que se ha demostrado que permite reducir el uso de insecticidas sintéticos para controlar las plagas en los cereales (granos) almacenados.

Por consiguiente, los GLVs también pueden ser biopesticidas eficaces en la agricultura. Un estudio ha demostrado que los GLVs pueden atraer una plaga de las plantas, el escarabajo Apion miniatum, para que se alimente de una maleza invasora y difícil de controlar: Rumex confertus. Además, los estudios de campo en plantas de Tabaco silvestre encontraron que la liberación de GLVs puede atraer enemigos de los herbívoros. La presencia de estos competidores de herbívoros puede controlar la presencia de insectos plaga.

Con más investigaciones, creemos que los GLVs tienen el potencial de controlar las plagas de forma natural y apoyar el desarrollo de la agricultura sostenible.

Referencias: Tanarsuwongkul, S. (29 de Enero de 2024). Green leaf volatiles may work as a less toxic pesticide for farmers. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2024-01-green-leaf-volatiles-toxic-pesticide.html

Russian Foundation for Basic Research, 2023

Agrónomos de la Universidad RUDN han demostrado que la hormona melatonina y el mineral zeolita mitigan los efectos peligrosos de los metales pesados ​​en las plantas. El primero protege las células de la destrucción por el Cadmio y el segundo aumenta la disponibilidad de nutrientes y previene la absorción de metales pesados en la planta. Los resultados fueron publicados en Scientia Horticulturae.

Últimamente se ha producido un peligroso aumento de la concentración de metales pesados ​​en los tallos, yemas y hojas de los cultivos. Uno de los principales contaminantes es el Cadmio, el cual entra en el suelo junto con los desechos industriales y agrícolas. Agrónomos de la Universidad RUDN han descubierto que la hormona melatonina y el mineral zeolita ayudan a mitigar la contaminación por Cadmio. Se ha demostrado que individualmente tienen efectos positivos en la sanidad de las plantas y del suelo, pero se sabe poco acerca de sus efectos combinados.

«Los metales peligrosos son la principal causa de contaminación de los suelos agrícolas y forestales. La contaminación afecta a los alimentos y pone en riesgo la salud de las personas. El Cadmio llega al medio ambiente a través de los pesticidas, la producción química y la minería. Este elemento cambia el metabolismo del Nitrógeno y de los Carbohidratos en las plantas, altera la permeabilidad de las células al dañar sus membranas», afirmó Meysam Zargar, Ph.D., profesor asociado del Departamento de Agrobiotecnología de la Universidad RUDN.

Los agrónomos experimentaron utilizando el bambú como modelo, el cual creció durante un año en suelos con un alto nivel de Cadmio. La contaminación osciló entre 9 y 200 miligramos de Cadmio por litro. El bambú de todos los grupos se fumigó con cantidades variables de melatonina y zeolita.

La zeolita y la melatonina neutralizaron la contaminación por Cadmio en el bambú, aumentando el contenido de nutrientes del suelo. La cantidad de Fósforo y Nitrógeno aumentó un 23%, el Magnesio un 20%, el Calcio un 15% y el Potasio un 10%. Los agrónomos determinaron 150 micromoles de melatonina y 15 gramos de zeolita como la dosis óptima de suplementación. Con esta combinación, mejora el sistema antioxidante de las plantas que presentan un alto contenido de Cadmio, y aumenta la disponibilidad de elementos nutricionales.

«La melatonina y la zeolita compensan completamente los efectos nocivos del Cadmio en el bambú. La zeolita en el suelo puede inmovilizar este elemento, reduciendo su acumulación en el bambú y favoreciendo la absorción de iones nutrientes por las raíces. La melatonina mitiga las manifestaciones del estrés oxidativo aumentando la actividad antioxidante y protege las células regulando la permeabilidad de las membranas», dijo Meysam Zargar, Ph.D. Doctor en Ciencias Agrícolas, Profesor Asociado del Departamento de Agrobiotecnología de la Universidad RUDN.

Referencias: Russian Foundation for Basic Research. (17 de Octubre de 2023). Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-10-agronomists-heavy-metals-hormone-therapy.html

Agricultural Research Service, 2024

Los científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) han desarrollado un tratamiento antiviral comestible que puede usarse para proteger a las abejas melíferas contra el virus de las alas deformes (DWV) y otros virus, según un estudio reciente publicado. en npj Sustainable Agriculture.

Las abejas melíferas son importantes polinizadores agrícolas. Sin embargo, los virus, incluido el DWV, están relacionados con la muerte de millones de colonias en todo el mundo. El DWV, al igual que otros virus, se transmite con mayor frecuencia a través de los ácaros Varroa, que son portadores de la enfermedad e infectan las colonias de abejas. La infección suele causar deformidad y muerte en las abejas, especialmente en las pupas y las crías. Estas pérdidas de colonias devastan las industrias apícolas y representan un riesgo importante para la agricultura y el suministro mundial de alimentos.

Si bien existen medicamentos para otras enfermedades y parásitos de las abejas, actualmente no hay ningún tratamiento disponible para ayudar a los apicultores a reducir los virus en sus colonias. Casi todas las colonias tienen DWV y, a menudo, pueden infectarse con varios virus en cualquier momento. Los tratamientos antivirales eficaces podrían ayudar a mejorar la sanidad y la supervivencia de las colonias, así como la eficiencia de la polinización de los cultivos.

«Encontramos que las dietas de algas genéticamente modificadas suprimieron la infección por DWV y mejoraron la supervivencia de las abejas melíferas», dijo Vincent Ricigliano, científico investigador del Laboratorio de Abejas Melíferas del ARS en Baton Rouge, Luisiana. «Cuando se mezclan con alimento para abejas, las algas modificadas estimulan el sistema inmunológico de la abeja para combatir el virus objetivo».

Según Ricigliano, las algas verde azules son excelentes aditivos alimentarios de las abejas. Ricigliano y otros investigadores del ARS estudiaron previamente las algas verde-azules microscópicas también conocidas como microalgas, como una fuente potencial de alimento para las abejas melíferas. Las algas se mostraron prometedoras ya que tienen un perfil nutricional que se asemeja al polen y es escalable al nivel de la apicultura comercial.

«Además de los beneficios nutricionales y los efectos de estimulación inmunológica, las cepas de algas genéticamente modificadas tienen el potencial de proteger a las abejas contra una amplia variedad de patógenos», dijo Ricigliano.

Las algas verde azules crecen mediante la fotosíntesis y pueden eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera, lo que las convierte en una estrategia ecológicamente amigable para mejorar la salud de las abejas melíferas.

«Esta tecnología representa una nueva clase de tratamientos potenciales para las abejas melíferas que es altamente sostenible y escalable», dijo Ricigliano. «Se puede agregar directamente al alimento complementario sin procesamiento adicional y se puede integrar fácilmente en las prácticas de manejo existentes de los apicultores. Sin embargo, existen consideraciones regulatorias que deben abordarse antes de que estas aplicaciones se puedan realizar por completo».

Los investigadores presentaron una solicitud de patente para la tecnología y planean utilizar variaciones de la misma, para proteger a las abejas de otros virus y otros patógenos en estudios futuros.

Referencias: Agricultural Research Service. (19 de Marzo de 2024). Researchers use an edible blue-green algae to protect honey bees against viruses. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2024-03-edible-blue-green-algae-honey.html

Universidad de Cambridge

Los hallazgos recientes de que las plantas emplean un mecanismo de supervivencia contra la sequía para defenderse también de las plagas chupadoras, podrían dar información para futuros programas de mejoramiento genético de cultivos destinados a lograr un mejor control de plagas a gran escala.

Utilizando un biosensor fluorescente avanzado (ABACUS2) que puede detectar pequeños cambios en las concentraciones de hormonas vegetales a escala celular, los científicos observaron que el ácido abscísico (ABA), que generalmente se relaciona con la respuesta a la sequía, promovió el cierre de estomas cinco horas después de haber sido infestada la planta con ácaros.

Los estomas (poros microscópicos de las hojas), son importantes para el intercambio gaseoso, pero también son los principales sitios de pérdida de agua. Cuando hay escasez de agua, las plantas actúan para conservarla, produciendo la hormona del estrés por sequía, ABA, para cerrar sus estomas.

Casualmente, el cierre de estomas también obstruye los puntos de entrada preferidos de las plagas chupadoras de nutrientes, como los ácaros. La araña roja de dos manchas es una de las plagas más dañinas económicamente, no es específica, por lo que taca una amplia gama de más de 1000 plantas, incluidos 150 cultivos.

Apenas visibles a simple vista, estas pequeñas plagas perforan y luego chupan las células vegetales. Sus poblaciones pueden aumentar muy rápidamente en cantidades enormes y pueden ser una de las plagas más destructivas en la industria de la jardinería y la horticultura, destruyendo las plantas de interior y reduciendo el rendimiento de hortalizas, frutales y cultivos para ensaladas.

Ha habido debate sobre el papel del ABA en la resistencia a las plagas. Inicialmente se observó que los estomas se cierran cuando las plantas son atacadas por plagas chupadoras de nutrientes, lo que llevó a diversas hipótesis, entre ellas que este cierre podría ser una respuesta de la planta a la pérdida de agua debido a la alimentación de las plagas, o incluso que las plagas podrían promover el cierre de los estomas para evitar que las plantas envíen compuestos volátiles dañinos para ellas.

En una colaboración entre el Centro de Biotecnología y Genómica Vegetal (CBGP) en España y el Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge (SLCU), investigadores que estudian cómo responde Arabidopsis thaliana a la araña roja  o araña de dos puntos (Tetranychus urticae), han determinado que la planta entra en acción casi de inmediato, empleando la misma hormona que utiliza para la sequía, con el propósito de impedir que los ácaros penetren sus tejidos y, como resultado, reduce significativamente el daño por las plagas.

Los hallazgos publicados en Plant Physiology encontraron que el cierre máximo de estomas se logra en un período de 24 a 30 horas.

«Los estomas abiertos son entradas naturales donde plagas como pulgones y ácaros insertan sus estructuras de alimentación especializadas, llamadas estiletes, para perforar y luego succionar el contenido rico en nutrientes de las células subepidérmicas», dijo Irene Rosa-Díaz, quien llevó a cabo los experimentos con ácaros en SLCU y CBGP durante su doctorado con la Profesora Isabel Díaz, en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (Universidad Politécnica de Madrid), y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agrícola y Alimentaria (UPM-INIA).

«Pudimos demostrar que la infestación de ácaros indujo una rápida respuesta de cierre de estomas aumentando la hormona vegetal ABA en los tejidos de la hoja, más alta en las células estomáticas y vasculares, pero también en todas las demás células de las hojas evaluadas. Demostramos a través de múltiples experimentos diferentes que el cierre de estomas obstaculiza a los ácaros”.

«Las plantas que fueron pre-tratadas con ABA para inducir el cierre de estomas y luego infestadas con ácaros, mostraron una disminución del daño por los ácaros, mientras que las plantas mutantes con deficiencia de ABA donde los estomas no pueden cerrar bien, así como las plantas que tienen más estomas, son más susceptibles a los ácaros».

El grupo de investigación de Alexander Jones en SLCU desarrolla biosensores in vivo que están revelando la dinámica hormonal en plantas con una resolución sin precedentes, incluido ABACUS2 que cuantificó el ABA celular en estos experimentos con ácaros.

El Dr. Jones dijo que el estudio destaca las importantes interacciones entre el estrés biótico y abiótico en las plantas: «Las señales de alerta temprana provenientes de la alimentación de los ácaros inducen una cascada de moléculas de señalización inmune, incluido el ácido jasmónico (JA) y el ácido salicílico (SA), entre otras respuestas químicas. En conjunto, estos resultados muestran que la acumulación de ABA y el cierre de estomas también son mecanismos claves de defensa, empleados para reducir el daño de los ácaros.

«El siguiente paso es investigar cuál es la señal inicial producida por los ácaros que la planta detecta y que posteriormente resulta en la acumulación de ABA. Los mecanismos bioquímicos que utiliza la planta como señales de ataque de plagas podrían ser cualquier cosa, incluidas las vibraciones por efecto de la alimentación de los ácaros, proteínas salivales de estos, sustancias químicas producidas por los ácaros o por la actividad de los mismos, daño celular directo (heridas) u otras moléculas asociadas con los ácaros.

«La identificación de los desencadenantes iniciales podría usarse para desarrollar nuevos tratamientos para los cultivos a fin de preparar a las plantas antes de que ocurran las infestaciones de plagas previstas. Es importante destacar que los esfuerzos para seleccionar plantas con rasgos estomáticos alterados, que ya deben equilibrar la relación entre la fotosíntesis versus la conservación del agua, también podrían considerar la resistencia a plagas dañinas».

Referencias: University of Cambridge. (3 de Mayo de 2024). PHYS ORG. Obtenido de Research discovers plants utilize drought stress hormone to block snacking spider mites: https://phys.org/news/2024-05-drought-stress-hormone-block-snacking.html

Transpread, 2024

Rubus rosifolius, una frambuesa roja, es valorada por sus propiedades nutricionales y medicinales, ya que contiene compuestos bioactivos como las antocianinas. A pesar de su potencial, la información genómica disponible es limitada. Estudios anteriores se han centrado en su taxonomía, fitoquímica y farmacología. Debido a esta carencia, es necesario un estudio a profundidad de las bases genómicas y moleculares de las importantes propiedades biológicas de las especies de Rubus.

Un estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Kaili y el Jardín Botánico de la provincia de Guizhou, publicado en “Horticulture Research”, presenta un bosquejo del genoma a nivel de cromosomas de alta calidad de Rubus rosifolius. Mediante la secuenciación y el análisis del genoma y los transcriptomas, el estudio explora la dinámica evolutiva y los mecanismos moleculares subyacentes a la biosíntesis de antocianinas en esta frambuesa roja.

La secuenciación del genoma reveló 131 estructuras ensambladas, de las cuales 70 estaban ancladas a siete pseudocromosomas, cubriendo el 99.33% del tamaño estimado del genoma. El estudio identificó un evento de duplicación de todo el genoma compartido entre los miembros de la familia Rosaceae, lo que dio lugar a 5090 pares de genes detectables duplicados, de los cuales aproximadamente el 75% se sometió a una selección purificadora. Se detectaron diversas antocianinas en los frutos, cuyas concentraciones aumentaron significativamente durante la maduración. Genes estructurales clave como RrDFR, RrF3H, RrANS y RrBZ1 se identificaron como cruciales en la biosíntesis de antocianinas.

La expresión de estos genes se correlacionó con la acumulación de antocianinas importantes como pelargonidina-3-O-glucósido y pelargonidina-3-O-(6′′-O-malonil) glucósido. Además, se descubrió que los factores de transcripción y los genes que codifican la metilasa regulan la biosíntesis de antocianinas al dirigirse a genes estructurales.

El Dr. Yunsheng Wang, un investigador principal de la Universidad de Kaili, dijo: «Nuestros hallazgos brindan información integral sobre la evolución genómica y los mecanismos moleculares de la biosíntesis de antocianinas en Rubus rosifolius. Este conocimiento es fundamental para la domesticación y reproducción específicas de especies de Rubus, mejorando su valor nutricional y comercial.»

La investigación allana el camino para el desarrollo de cultivares de Rubus con mayor contenido de antocianinas, revolucionando potencialmente el papel de la fruta en la salud dietética y contribuyendo al avance de los programas de mejoramiento de berries a nivel mundial.

Referencias: TranSpread. (17 de Junio de 2024). PHYS ORG. Obtenido de Researchers unveil high-quality genome of Rubus rosaefolius: https://phys.org/news/2024-06-unveil-high-quality-genome-rubus.html.

(Riken, 2023)

Después de casi una década de esfuerzos, los científicos de RIKEN han determinado la estructura de una proteína transportadora clave que ayuda a las plantas a obtener hierro del suelo. Este hallazgo podría guiar el desarrollo de nuevos fertilizantes de alta eficacia que ayudaran a las plantas a extraer hierro de suelos con deficiencia de este elemento.

Aproximadamente un tercio de toda la tierra a nivel mundial es alcalina, porque el suelo contiene grandes cantidades de Carbonato de calcio. El hierro no se disuelve bien en estos suelos alcalinos y la deficiencia de hierro resultante puede restringir severamente el crecimiento de las plantas.

«La absorción de hierro del suelo no es fácil», dice Atsushi Yamagata del Centro RIKEN para la Investigación en dinámica de Biosistemas. Sin embargo, las gramíneas comunes, incluidas el trigo y la cebada, han desarrollado una estrategia única para capturar el hierro. Liberan en el suelo compuestos llamados fitosideróforos, que se unen al hierro y forman un complejo que las plantas pueden absorber a través de sus raíces. Los fitosideróforos son compuestos conocidos como ácidos mugineicos. Mientras transportan su carga de hierro, son reabsorbidos hacia el interior de las células vegetales por una proteína transportadora en las membranas celulares. Pero aún se desconoce mucho sobre el mecanismo molecular de este proceso.

Yamagata y sus colaboradores han determinado por primera vez la estructura de la proteína transportadora. «Hemos resuelto la estructura de la proteína transportadora, tanto en estado libre como en combinación con un fitosideróforo que transporta hierro», dice Yamagata. Esto es fundamental porque ayuda a los investigadores a comprender los detalles moleculares finos de cómo el complejo que contiene hierro interactúa con el transportador para ser llevado al interior de las células.

El equipo de RIKEN había estado tratando de determinar la estructura de la proteína transportadora durante casi diez años. «Ni siquiera pudimos obtener los cristales necesarios para el análisis mediante cristalografía de rayos X», dice Yamagata. El gran descubrimiento llegó con los avances recientes en una técnica llamada microscopía crioelectrónica, que reveló las estructuras disparando electrones a muestras congeladas de la proteína.

Esta investigación ahora está guiando el trabajo para desarrollar derivados de ácidos mugineicos, que el equipo cree que podrían convertirse en una nueva generación de fertilizantes altamente efectivos para suelos alcalinos.

«Un derivado sintético, desarrollado por nuestro colaborador Kosuke Namba de la Universidad de Tokushima, puede mejorar el crecimiento de las plantas, superando al compuesto natural con tan solo una milésima parte del costo», dice Yamagata. Llamado ácido prolina-2′-desoximuginico (PDMA), el derivado es estable durante un mes en el suelo, en comparación con solo un día para el caso del compuesto natural. Namba ahora está trabajando con un fabricante japonés para aumentar la producción de PDMA para uso comercial como un fertilizante agrícola.

El artículo está publicado en la revista Nature Communications.

Referencias: RIKEN. (16 de Marzo de 2023). A nifty trick to help plants thrive in iron-poor soils. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-03-nifty-iron-poor-soils.html