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Proteger los cultivos desvelando los misterios de la inmunidad vegetal

El uso de plaguicidas para reducir las pérdidas de las cosechas debido a plagas y enfermedades daña el medio ambiente y contribuye al cambio climático. Una iniciativa de la Unión Europea exploró estrategias alternativas para proteger los cultivos.

Alimentos y recursos naturales

Tras una infección inicial, los vegetales se vuelven más resistentes y responden de forma más eficaz a un segundo encuentro con patógenos. Esta inmunización vegetal, o sensibilización, precisa de una cierta memoria tras la primera exposición, que dura de unos pocos días a generaciones enteras. «Los expertos consideran que la sensibilización es el enfoque más seguro y eficaz para impulsar el sistema inmunitario endógeno de las plantas», comenta Ana López, beneficiaria de una beca Marie Skłodowska-Curie y responsable de la coordinación general del proyecto financiado con fondos europeos EPILIPIN. «También están de acuerdo con que la sensibilización es el objetivo perfecto de las nuevas estrategias de protección de cultivos, ya que proporciona una resistencia natural duradera frente a los patógenos». Sin embargo, es necesario tener unos conocimientos más profundos de los mecanismos implicados para aplicar la sensibilización a la protección de los cultivos. La investigación se llevó a cabo con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie.

Oxilipinas específicas y proteínas relacionadas requeridas para la sensibilización del sistema inmunitario vegetal

En los procesos de sensibilización participan compuestos endógenos de oxilipina de las plantas y mecanismos epigenéticos. «Hasta hoy, aún no se ha abordado su aportación concreta ni el vínculo entre estas dos vías», señala López. «En consonancia con las preocupaciones y prioridades de la Unión Europea, EPILIPIN salva esta brecha de conocimiento explorando el uso de compuestos naturales —oxilipinas— en la activación de la sensibilización a largo plazo para mejorar la producción de las cosechas y, al mismo tiempo, minimizar el impacto de la agricultura sobre el medio ambiente». Los investigadores comenzaron identificando la función de las oxilipinas en la sensibilización. Después, colocaron el «upstream» de señalización de oxilipina de la maquinaria epigenética entre la percepción del patógeno y los cambios epigenéticos mediante sensibilización (memoria). Los hallazgos muestran que las mitocondrias desempeñan un papel fundamental en la ruta de señalización de la oxilipina. La principal función de la mitocondria es producir la energía de la célula por respiración y modular el metabolismo celular. Los resultados también vinculan los cambios mitocondriales como un elemento de los procesos de sensibilización.

Aplicar la sensibilización correctamente para proteger los cultivos

El equipo de EPILIPIN desarrolló un modelo de trabajo en el que la señalización, activada por el reconocimiento de patógenos y a través de oxilipinas, induce cambios mitocondriales que afectan a la deposición de marcas epigenéticas subyacentes a la memoria del estrés (sensibilización). Los miembros del equipo indujeron una resistencia duradera contra diferentes patógenos vegetales, incluidos hongos, bacterias y oomicetos, protegiendo así no solo los tejidos tratados, sino toda la planta y, en algunos casos, incluso a la siguiente generación. «El modelo no refuerza únicamente el papel de las oxilipinas en los procedimientos de sensibilización, sino que coloca a las mitocondrias como punto intermedio que integra las señales externas y coordina las respuestas de la planta a los cambios medioambientales», explica López. «Esto podría repercutir en diferentes campos, desde la epigenética, la defensa vegetal y la biología celular hasta la ecología y la evolución». López cree que las ventajas de EPILIPIN han quedado patentes. «Hemos desvelado y posicionado algunos de los elementos de la cascada de señalización entre el reconocimiento de patógenos y el establecimiento de una memoria de estrés a través de mecanismos epigenéticos, lo que ha conseguido una protección duradera de la planta». «EPILIPIN abre nuevas vías para el desarrollo de estrategias agrícolas alternativas, más naturales y sostenibles, lo que constituye una prioridad para la UE», concluye López. «Los resultados podrían favorecer la aplicación de la epigenética en la sensibilización vegetal, lo que podría suponer un gran avance real para elaborar futuros programas de manejo integrado de plagas que afecten positivamente a las cosechas».

Palabras clave

EPILIPIN, sensibilización, planta, cultivo, oxilipina, epigenética, mitocondria, memoria del estrés

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