El mecanismo de defensa que algunas plantas activan para hacer frente a las plagas de insectos

Un estudio reciente realizado en plantas de melón ha revelado un mecanismo de defensa que ciertas especies vegetales activan para hacer frente a las plagas de insectos.

Se trata de un sistema de moléculas señalizadoras que, distribuidas a través de vesículas extracelulares -incluyendo exosomas-, permiten a los vegetales adaptar sus defensas en función del nivel de estrés que padecen. Los resultados obtenidos y publicados en Journal of Extracellular Vesicles ⁽¹⁾ abren nuevas vías para el desarrollo de métodos sostenibles de protección de cultivos.

Adaptar y dosificar sus defensas

Liderado por la Universitat de València (UV), el equipo de investigación ha identificado, en el floema de las plantas -tejido vegetal para el transporte de nutrientes-, vesículas extracelulares capaces de transportar las moléculas señalizadoras que permiten a los vegetales adaptar y dosificar sus defensas en función del nivel de estrés al que se ven sometidos.

Investigaciones recientes han demostrado que, además de transportar nutrientes, el floema es una vía de transmisión de macromoléculas de señalización, como proteínas y ácidos nucleicos, que cambian ante situaciones de estrés. Hasta hace poco, la función de las vesículas en esta comunicación estaba poco estudiada, siendo objeto de debate en la comunidad científica.

Las vesículas extracelulares de floema (PhlEVs) no solo contienen proteínas de defensa, sino también complejos proteasoma activos, es decir, que degradan cualquier material extraño detectado en plantas infestadas por estos insectos vectores de virus

En el presente estudio, el equipo analizó muestras de savia de plantas de melón libres e infestadas por el pulgón Aphis gossypii, una importante plaga en el cultivo del melón y un reconocido vector de virus vegetales. Los resultados revelaron que las vesículas extracelulares de floema (PhlEVs) no solo contienen proteínas de defensa, sino también complejos proteasoma activos, es decir, que degradan cualquier material extraño detectado en plantas infestadas por estos insectos vectores de virus.

Estreses bióticos

"Este aumento de actividad en respuesta a la infestación por pulgones sugiere que las plantas adaptan sus defensas en función de las amenazas a estreses bióticos, es decir, causados por seres vivos", comenta en un comunicado el catedrático de Parasitología de la Universitat de València e investigador principal del trabajo, Antonio Marcilla.

El artículo confirma que las plantas utilizan las vesículas extracelulares como parte de un sistema de alerta temprana para defenderse de agentes infecciosos y de insectos fitófagos, todo un avance para la biotecnología agrícola, ya que, según el equipo, el aprovechamiento de estos mecanismos naturales podría contribuir a la protección de los cultivos frente a plagas y enfermedades, reduciéndose el uso de plaguicidas y promoviendo una agricultura más sostenible.

"Esperamos comprender mejor en el futuro el papel de estas vesículas frente a la respuesta al estrés, los mecanismos de defensa y los procesos fisiológicos de las plantas", explica Antonio Marcilla. "Avanzar en el estudio sobre el transporte de RNAs pequeños por vesículas extracelulares podría permitir el desarrollo de métodos innovadores para el control de enfermedades contra patógenos y plagas en la agricultura", añade el científico.

Savia floemática 

La savia floemática empleada para el estudio fue recolectada mediante incisiones en el tallo de la planta, y las vesículas se aislaron mediante cromatografía de exclusión molecular. Dichas vesículas se caracterizaron mediante técnicas avanzadas de microscopía electrónica de transmisión y proteómica llevadas a cabo en el Servicio Central de Soporte a la Investigación Experimental (SCSIE) de la Universitat de València.

El equipo de Universitat de València está formado por Antonio Marcilla, Christian M. Sánchez-López, Carla Soler y Pedro Pérez-Bermúdez, todos miembros de un Grupo de Excelencia Prometeo de la Generalitat Valenciana (CIPROM23-054). El trabajo se ha realizado en colaboración con los investigadores Elisa Garzo y Alberto Fereres del Instituto de Ciencias Agrarias-CSIC en Madrid.

Esta investigación ha sido financiada por los proyectos de I+D+i PID2019-105713GB-I00 y PID2023-146116NB-I00 financiados por MICIU/AEI/10.13039/501100011033 y "FEDER/UE", y por un proyecto intramural del CSIC (Ref. 201440E0169).