Cómo pueden las plantas oler el peligro
¿Cómo «huelen» las plantas el peligro? El proyecto financiado con fondos europeos PERVOL se propuso responder a esta pregunta. «Cuando las hojas de una planta sufren el ataque de un insecto, comienzan inmediatamente a liberar una mezcla específica de sustancias químicas volátiles», explica el coordinador del proyecto, Matthias Erb, catedrático en el Instituto de Botánica de la Universidad de Berna. Otras partes de la planta perciben estas sustancias volátiles y desarrollan una respuesta más robusta contra el ataque. Lo que Erb quería descubrir era cómo pueden detectar las plantas esas sustancias volátiles. ¿Utilizan receptores de un modo similar a los animales? ¿Cómo convierten las señales percibidas en respuestas defensivas? «Comprender cómo perciben las plantas las sustancias volátiles ampliaría los límites de la investigación sobre la señalización en las plantas», comenta. «Además, podríamos llegar a plasmar esta percepción en posibles aplicaciones agrícolas».
Más allá de los límites
El proyecto PERVOL comenzó a superar dichos límites al desarrollar un innovador sistema de muestreo de sustancias volátiles. El sistema combina tecnología robótica, un sistema de flujo de aire personalizado y un espectrómetro de masas por reacción de transferencia de protones. Fue desarrollado con el apoyo de TOFWERK, abon LIFE SCIENCES y BIBUS. «Nuestro sistema es capaz de registrar huellas de sustancias volátiles de más de cien fuentes diferentes a la vez», señala Erb. «Junto con una resolución temporal inferior a treinta minutos, hemos establecido una nueva norma en el ámbito de la investigación sobre las sustancias volátiles en las plantas». Una vez desarrollado el sistema, los investigadores se propusieron identificar la base genética y las consecuencias biológicas de la percepción de sustancias volátiles en las plantas. «Descubrimos que las plantas del maíz integran dos señales de sustancias volátiles, acetato de hexenilo e indol, en respuestas defensivas fuertes y específicas que mejoran su resistencia a los herbívoros masticadores». Los investigadores también estudiaron las plantas de arroz y descubrieron que el indol mejora el despliegue de la ruta de señalización de defensa temprana de la planta, lo que incluye una ruta específica de quinasa activada por mitógeno. Cuando percibe el indol, esta quinasa aumenta la producción de hormonas de estrés, jasmonatos, lo cual logra reforzar la defensa.
Nuevos datos sobre las sustancias volátiles en las plantas
El proyecto PERVOL, que recibió apoyo del Consejo Europeo de Investigación, logró identificar los componentes de señalización temprana necesarios para percibir las sustancias volátiles inducidas por los herbívoros en las plantas. «La posibilidad de realizar cribajes de alta resolución de sustancias volátiles en numerosas plantas nos ha mostrado la rápida y dinámica interacción que se produce entre las plantas que intercambian señales de sustancias volátiles», observa Erb. «Además, impulsa el campo de la investigación sobre las sustancias volátiles en las plantas al proporcionarnos nuevos datos sobre los mecanismos de este fascinante fenómeno». Durante el proyecto, los investigadores descubrieron una serie de nuevos genes candidatos con una función desconocida que, probablemente, participan en la percepción de las sustancias volátiles por las plantas y requerirán un mayor estudio. «Tenemos previsto seguir explorando el rápido intercambio de información de sustancias volátiles entre plantas y proseguiremos con nuestra búsqueda de los mecanismos de percepción de sustancias volátiles y posibles receptores», concluye Erb.
Palabras clave
PERVOL, plantas, sustancias volátiles, señalización de las plantas, botánica, tecnología robótica, espectrómetro
