Imagina que te encuentras inmóvil en un ambiente hostil, con microorganismos potencialmente patógenos para los humanos, ¿Cuál sería tu primera reacción?

Considera que tu única herramienta de defensa, eres tú mismo.  Inicialmente, las barreras naturales presentes en tu organismo, como la piel y las mucosas, intentarán retener el ingreso de dichos patógenos a tu cuerpo, sin embargo, si este mecanismo de defensa es superado; se elevará la temperatura corporal para matar al huésped y se inflamarán las áreas de infección, para impedir su dispersión.

Estas respuestas iniciales, no siempre son exitosas, por lo cual, se desarrollan anticuerpos específicos contra el atacante. Las plantas también presentan mecanismos de defensa que se activan en respuesta a fitopatógenos. Pero…

 

¿Cómo se defienden las plantas?

De manera similar a la piel de los humanos, las plantas tienen estructuras que actúan como barreras contra atacantes, tales como tricomas y espinas. Ante la presencia de organismos biótrofos, que establecen relaciones a largo plazo con las células de las plantas debido a que obtienen sus nutrientes de éstas; la planta activa diversos mecanismos con la finalidad de evitar la dispersión del patógeno. Por otra parte, frente a organismos necrótrofos, éstos que destruyen las células vegetales a fin de alimentarse de su contenido, las plantas activan la producción de diversos grupos de compuestos, para detenerlos o incluso matarlos.

No todos los enemigos de las plantas son microscópicos, por lo tanto, ante la presencia de insectos, la planta produce metabolitos denominados secundarios que son tóxicos y afectan la digestión, crecimiento y supervivencia de estos herbívoros; adicionalmente, la planta emite compuestos orgánicos volátiles (compuestos que se evaporan a temperatura ambiente) para atraer depredadores naturales contra el insecto atacante (Saber Más 36:22-26).

 

La defensa en las plantas es un mecanismo bien estructurado

Para que la planta puede emitir las respuestas de defensa previamente mencionadas, existe una estrategia molecular bien estructurada que interacciona con sus atacantes. Todos estos organismos patógenos de las plantas (fitopatógenos), producen moléculas que alertan a la planta de su presencia. En la célula vegetal hay otras moléculas como las proteínas de detección que reconocen la señal de ataque y las plantas activan su primer plan de defensa: se producen especies reactivas de oxígeno (ERO), se activan proteínas y se libera la fitohormona etileno, para combatir al patógeno.

Sin embargo, existen fitopatógenos con capacidad de burlar este primer mecanismo de defensa a través de la producción de moléculas más específicas del atacante que inhiben este primer plan de ataque.

Pero las plantas continúan defendiéndose y echan andar un segundo mecanismo de defensa en el que ocurre una muerte celular programada, con la que se induce la muerte de las células alrededor del ataque, para detener la proliferación del patógeno. Este mecanismo también es regulado por fitohormonas, que son moléculas pequeñas requeridas por las plantas en bajas concentraciones para regular crecimiento, desarrollo, reproducción y respuesta de defensa.

Fitohormonas que regulan los mecanismos de defensa en las plantas

Ante la presencia de insectos masticadores, en los tejidos dañados de las plantas se aumenta la síntesis de ácido abscísico y ácido jasmónico, que inducen la producción de una proteína fosfatasa ácida, una enzima que libera grupos fosfato adheridos a otras moléculas, en un pH ácido, que daña los intestinos de los insectos atacantes.

 

Esquema de defensa y fitohormonas

La presencia de microorganismos benéficos, éstos que favorecen el crecimiento vegetal de la planta y ayudan en la defensa contra los fitopatógenos, incrementa también la síntesis de ácido jasmónico y del etileno, que inducen la producción de pequeñas proteínas (péptidos) como las defensinas, las que atraviesan la membrana celular de los fitopatógenos, formando poros en ésta lo que ocasiona la pérdida de iones y nutrientes, llevándolos a la muerte. Estos péptidos se denominan “péptidos antimicrobianos”.

Por otra parte, cuando la planta detecta fitopatógenos que se alimentan de tejidos conductores como el floema, dispara la síntesis de ácido salicílico, fitohormona que induce la producción de diversas familias de enzimas como las quitinasas que atacan la pared celular de los hongos, las muramidasas que atacan la pared celular de bacterias, las proteasas que rompen enlaces peptídicos y degradan las proteínas de sus atacantes, entre otras.

Durante el proceso de defensa, el etileno además realiza una función de control durante el ataque de estos fitopatógenos, ya que esta fitohormona promueve el aumento de la síntesis de ácido salicílico, favoreciendo la respuesta contra ellos. En otro patógenos como los microorganismos necrótrofos, el etileno inhibe la síntesis del ácido salicílico, pero favorece la defensa mediada por defensinas.

Como ves, las plantas presentan diversas estrategias para defenderse de quienes las atacan, aquí te mostré la función de las fitohormonas como parte de su arsenal de defensa. Cuando camines por el parque, cuando riegues tus hortalizas o cuando admires las flores de un jardín, seguramente se está efectuando una batalla majestuosa entre plantas y fitopatógenos, cuyo único objetivo es persistir. 

 

Vivanco, J.M., Cosio E., Loyola-Vargas V.M. y Flores H.E. (2005). Mecanismos químicos de defensa en las plantas: Los vegetales poseen mecanismos de defensa que reflejen una gran diversidad bioquímica, resultado de interacciones complejas.. Investigación y Ciencia, 341:68-75.

https://www.uv.mx/personal/tcarmona/files/2010/08/Vivanco-et-al-2005.pdf 

Camarena, G.G. (2009). Señales en la interacción planta insecto. Revista de Chapingo, 15:81-85.

http://www.redalyc.org/pdf/629/62916073009.pdf 

Madriz, O.K. (2002). Mecanismos de defensa en la interacción planta-patógeno. Manejo Integrado de Plagas (Costa Rica), 63:22-32.

http://www.sidalc.net/repdoc/a2097e/a2097e.pdf

 

Vicente Montejano Ramírez es estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas Opción Biología Experimental, en el laboratorio de Ecología microbiana del Instituto de Investigaciones Químico Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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