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| Solidago altissima |
Cada vez está más claro que las
plantas perciben y responden a señales olfativas. Sin embargo, nuestro
conocimiento sobre la especificidad y la sensibilidad de tal percepción sigue
siendo muy limitado. Se sabía que la vara de oro (Solidago
altissima), una planta de la familia de las margaritas, produce más
defensas cuando percibe las emisiones volátiles de un herbívoro específico que
vive exclusivamente a sus expensas, la mosca Eurosta
solidaginis, cuyo ciclo de vida completo se desarrolla en la
planta.
Un artículo en Nature ha demostrado que las
señales químicas emitidas que sostienen que la interacción entre la vara de oro
y la mosca se deben a un compuesto químico, la E, S-conophthorina (ESC),
contenido en la emisión volátil producida por las moscas machos, cuya acción específica
de “cebado” de las defensas equivale a la producida por el total de la mezcla
volátil. Además, aunque la intensidad de la respuesta de la planta depende de
la dosis de la emisión total, las plantas responden incluso a concentraciones
muy bajas de ESC. Los resultados ahora publicados establecen las bases para
futuros estudios encaminados a dilucidar los mecanismos moleculares subyacentes
al olfato de las plantas.
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| La vara de oro puede detectar los compuestos químicos que emiten las moscas macho para llamar a las hembras que buscan depositar sus huevos. Foto: Nick Sloff, Penn State |
Las plantas responden
activamente a los entornos siempre cambiantes y frecuentemente
impredecibles en los que viven. Esta capacidad de respuesta se ve facilitada
por diversos sistemas perceptivos que les permiten elaborar información sobre las
características ecológicamente relevantes de su entorno y responder
adaptándose a ellas. Las habilidades perceptivas de las plantas
desempeñan papeles particularmente importantes en la mediación de sus
interacciones con una amplia gama de otros organismos, incluyendo antagonistas
tales como herbívoros y
patógenos. En las últimas décadas, la inducción de las defensas de
las plantas en respuesta a las señales asociadas con el ataque de herbívoros y
patógenos se ha convertido en objeto de una
investigación muy extensa. Sin embargo, se sabe relativamente poco
acerca de las señales específicas que provocan tales respuestas en las plantas
o de los mecanismos por los cuales las perciben.
Las respuestas de defensa
inducibles pueden describirse como un modo de plasticidad adaptativa que
beneficia a las plantas al evitarles gastos innecesarios en mecanismos de defensa
en aquellos ambientes en los que no viven sus antagonistas, y adaptarlas a los
antagonistas particulares que se encuentran en el medio. Las ventajas de las
defensas inducibles pueden ser mejoradas por el cebado de la defensa, que no
mejora directamente la resistencia de las plantas, sino que conduce a una producción
más rápida y / o más fuerte de las defensas después de haber percibido el
ataque. Los cebados de defensa pueden ser provocados por encuentros previos con
antagonistas específicos o por señales ambientales percibidas antes del ataque.
En este último caso, la fiabilidad con la que un marcador potencial predice el
riesgo.
El cebado defensivo se ha
encontrado previamente en respuesta a una variedad de señales ambientales que incluyen
indicadores mecánicos y bioquímicos de la presencia de herbívoros o de sus puestas
en los tejidos de las plantas. Otras investigaciones han explorado el cebado mediante
señales olfativas, centrándose principalmente en las emisiones volátiles de los
tejidos vegetales dañados, que han demostrado capacidad de provocar el cebado
en varias especies de plantas. En un estudio publicado hace años,
el equipo investigador que ha publicado el trabajo en Nature, demostró que las defensas de las plantas también pueden
cebarse por exposición a volátiles emitidos directamente por las moscas
machos de E. solidaginis.
Las moscas machos emiten una
mezcla de productos químicos que resultan atractivos para las hembras. Una vez
que estas llegan y se fertilizan los huevos, las hembras los depositan dentro
del tallo de la planta. Cuando los huevos eclosionan, las larvas comienzan a
alimentarse devorando los tejidos dentro del tallo. Se piensa que los productos
químicos de la saliva de las larvas provocan que la planta crezca anormalmente
y forme una agalla, envoltura protectora de tejido vegetal alrededor de las mismas. Las
moscas reducen notablemente la vitalidad de las plantas atacadas al disminuir
el número y el tamaño de las semillas que produce, porque cuando los tejidos vegetales
resultan dañados, la planta desvía recursos desde la producción de semillas la elaboración
de la envoltura del parásito.
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| Agalla formada por la picadura de E. solidaginis en los tallos de Solidago altissima. Si se corta en dos mtades, puede observarse en el interior la larva. |
En aquel artículo expusieron que
las varas de oro expuestas a los productos químicos emitidos por las moscas
machos producían mayores cantidades de un químico de defensa, el ácido
jasmónico (y otras defensas asociadas), que se produce cuando son atacadas por las
larvas. Además, las respuestas defensivas más fuertes de las plantas expuestas
a la emisión de los machos tanto en el laboratorio como en el campo redujeron
significativamente la herbivoría en relación con las plantas de control no
expuestas. También descubrieron que las moscas hembras evitaban plantas
previamente expuestas a la emisión masculina cuando buscaban sitios de oviposición.
Cuando se publicó ese artículo en 2012, era el único ejemplo documentado de la
respuesta de una planta a una señal odorífera producida por insectos, aunque los
investigadores aventuraron que probablemente existirían efectos de cebado
similares en otros sistemas coevolucionados.
El equipo había descubierto que
las varas de oro responden a estímulos volátiles. Pero, ¿cómo son de sensibles?
El objetivo principal del estudio cuyos resultados se publicaron el mes pasado fue
ampliar la comprensión de las respuestas olfativas de la planta mediante la
identificación de las señales específicas responsables del cebado de las
defensas de S. altissima después de su
exposición a la emisión volátil de E.
solidaginis. Para conseguirlo, identificaron los volátiles emitidos por los
machos y ensayaron respuestas de defensa de S.
altissima a equivalentes sintéticos individuales.
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| Un abejorro se afana buscando néctar en una vara dorada. |
Un objetivo secundario fue
investigar la sensibilidad de S.
altissima a la emisión de E.
solidaginis mediante el examen de las respuestas de las plantas a
diferentes niveles de exposición para obtener información sobre la naturaleza y
las capacidades del sistema perceptivo de la planta. Por ejemplo, documentar una
alta sensibilidad a un determinado compuesto sugeriría una capacidad perceptiva
perfectamente afinada, tal vez mediada por un sistema de receptores específico,
como
se ha documentado en el caso de la percepción por las plantas de la
hormona gaseosa etileno.
Lo que encontraron es que las
varas de oro son capaces de detectar incluso pequeñas concentraciones de ESC.
El análisis de otros componentes de la mezcla produce resultados consistentes
con la hipótesis de que la respuesta de la planta se debe exclusivamente a ese
compuesto. Esto es importante porque probablemente significa que la planta
tiene un mecanismo dedicado exclusivamente a percibir ese compuesto. Los
resultados proporcionan pruebas de que la planta puede detectar un solo
compuesto de la mosca, lo que apoya la idea de que hay una estrecha relación
coevolutiva entre ambas.
Este
artículo fue publicado en 2017 en el desaparecido diario digital "Última
hora Madrid".