LOS TOMATES Y SU ETERNA LUCHA

Por J. M. Mulet, el 8 julio, 2021. Categoría(s): Julia Pérez • Master en Biotecnología • Master en Biotecnología vegetal • Master IBMCP • Plagas ✎ 24

Post escrito por Julia Pérez, alumna del Máster de Biotecnología molecular y celular de plantas.

 

Las plantas nos mantienen vivos, y aunque parezca mentira, eso las hace más atractivas para los depredadores. Las plantas terrestres conquistaron nuestro mundo hace, aproximadamente, 450 millones de años. Desde entonces, han evolucionado y luchado para sobrevivir a un ambiente cambiante y, en ocasiones, muy adverso, sufriendo un sinfín de transformaciones.

Las plantas, en su ecosistema, comparten espacio y nutrientes, con otros seres vivos, entre ellos, con sus enemigos ¿El problema? No pueden huir. Cuando en la naturaleza la luz, el agua o los nutrientes escasean, cualquier otro ser vivo en una situación de estrés o peligro solo tiene que alejarse, huir, pero… ¿cómo sobreviven las plantas?

Las plantas son sésiles, es decir, son inmóviles o sedentarias. Esta característica puede explicar casi todos sus comportamientos. Son autótrofas, generan a partir de dióxido de carbono, sales minerales, luz y agua su propia energía y alimento. Sus tejidos son muy nutritivos, de los cuales se alimentan hongos y bacterias, insectos, animales herbívoros y son una de nuestras principales fuentes de alimento.

Las plantas siempre han sido unas luchadoras. Han tenido que abrirse paso a lo largo de una historia complicada y devastadora como la Edad de Hielo o la Industrialización. Frente a diferentes agentes patógenos (hongos, bacterias, …), depredadores y hábitats hostiles, no iba a ser menos, se han adaptado, muchas veces, ganando la batalla, otras, simplemente, sobreviviendo. Para ello, han desarrollado escudos que las protegen: paredes reforzadas, espinas, aislantes… junto con la capacidad de generar proteínas y metabolitos, productos tóxicos de defensa. A su vez, los microorganismos también son unos buenos estrategas, superan estas barreras al romper las protecciones externas, aprovechan aberturas propias de las plantas o sintetizan compuestos que confunden a las plantas y las hacen más sensibles a las enfermedades, como si de una droga se tratase. Una guerra química continua.

Imagen 1: entrada de bacterias por las aberturas de las hojas de tomate

Mi trabajo de fin de máster, realizado en el grupo “Respuesta y Señalización frente al estrés biótico”, se centra en identificar metabolitos, compuestos defensivos, contra los microorganismos y depredadores en el tomate, que solo se producen en aquellas plantas que resisten el ataque de estos atacantes pero que no aparecen en las que estresan o mueren. En concreto, estudio la acción de los monoterpenoides hidroxilados que se detectan en tomates que resisten a una infección bacteriana y permiten su supervivencia.

Mi papel es estudiar si estos compuestos tienen alguna función antimicrobiana, antioxidante o si aumentan la expresión de proteínas de defensa. Para ello, he empleado tratamientos exógenos con spray de los monoterpenoides hidroxilados, además de plantas modificadas genéticamente (si, es lo que estás pensando: plantas transgénicas), que sintetizan de forma muy aumentada estos monoterpenoides hidroxilados.

En primer lugar, se estudió si las plantas transgénicas y/o los tratamientos por spray aumentan la resistencia frente a bacterias. Al comprobar que las bacterias crecían menos, empecé a plantear las siguientes preguntas ¿son los monoterpenoides de las plantas los causantes de este comportamiento?  ¿cómo tiene lugar este proceso?

Las plantas tienen estomas, una especie de “ventanas”, que les permiten intercambiar gases, transpirar etc., pero que también son una puerta de entrada para los patógenos. Los monoterpenoides hidroxilados, permiten el cierre de estas ventanas a tiempo para evitar la entrada de las bacterias y frenar la infección. Además, activan proteínas, relacionadas con la patogénesis, conocidas como PR, que se describen como defensivas ya que solo se acumulan en plantas infectadas y poseen actividades antimicrobianas que afectan a los patógenos.

Imagen 2: estomas (“ventanas”) abiertos y cerrados tras el tratamiento con monoterpenoides hidroxilados

Y ahora te puedes llegar a plantear….y todo esto…¿Para qué?

El continuo crecimiento de la población mundial hace necesario el aumento de la producción de plantas que se utilizan como alimento, combustible, material de construcción, medicinas… Esta situación puede provocar una grave crisis ecológica. Las plagas y los patógenos son una de las principales causas de la pérdida de cultivos de interés agronómico. Si se logra aumentar la resistencia a las infecciones de tomates y otras especies, se ayudará a incrementar la productividad. Por otra parte, los monoterpenoides hidroxilados se obtienen de las propias plantas de tomate y frente a otros tratamientos, como fertilizantes y pesticidas, son más respetuosos con el medio ambiente y ayudan llevar a cabo una agricultura más sostenible.

Los monoterpenoides se comportan como una especie de vacuna. Preparan a las plantas; inducen sus defensas, cierran sus estomas y las mantienen en un estado de alerta continuo frente a patógenos. De esta forma, podemos conseguir un ejército de plantas preparadas para la batalla.

 

 



24 Comentarios

    1. Información bastante útil y un artículo que da que pensar. Como dice en el, siempre hay que mirar por el cuidado del Medio Ambiente, pero, ¿es esta la forma más sana para el ecosistema de conseguir el objetivo del proyecto o hay alguna variante mejor?

  1. Buenas tardes,
    Querría saber si hay diferencias significativas entre las muestras de plantas transgénicas y las no transgénicas respecto a la disminución de bacterias.
    Muchas gracias.

  2. Artículo interesante, bien enmarcado y desarrollado, lo que facilita su comprensión. Nos acerca al mundo vegetal desde el campo científico y por otro lado cercano como es la investigación de los «preciados tomates».

  3. Muy interesante el trabajo.
    Pero, si estos monoterpenoides provocan, para evitar la entrada de bacterias patógenas, el cierre de los estomas, eso impediría el intercambio de gases y por tanto la fotosíntesis y la planta dejaría de producir, ¿no?

  4. ¡Un post muy interesante!

    Quizá a partir de los monoterpenoides extraídos de la propia planta de tomate se puedan sintetizar nuevas moléculas con actividad similar y que permitan un efecto más prologando en el tiempo o con mayor afinidad frente a un patógeno concreto.

    1. Interesante Julia. Un par de preguntas:
      – ¿Se conocen los efectos de esas concentraciones de monoterpenoides hidroxilados sobre otros organismos del ecosistema y (sobre todo) sobre las personas?
      – ¿La producción de frutos en esas plantas transgénicas es igual que en las no transgénicas sanas? En caso de ser menor, ¿la menor producción compensaría aún las pérdidas producidas por microorganismos en las no transgénicas?
      Un saludo.

  5. Buenas tardes. Me gustaría saber si, a largo plazo, la producción aumentada de terpenoides en dichas plantas transgénicas tiene un efecto negativo sobre el intercambio gaseoso, puesto que, como comentaba en su post, estos metabolitos producen el cierre de los estomas.

    Muchas gracias Julia! Saludos.

    1. Desde mi punto de vista es un estudio muy seductor, partiendo de las explicaciones que me ofrece en un lenguaje accesible y reconociendo el aprecio que siento por éste tema tan moderno y con tanto potencial, desembocando positivamente en una mayor productividad, para una mayor población de una forma mucho más sostenible.
      Gracias Julia.

  6. Me parece sumamente interesante este artículo. Es una ingeniosa idea para reducir el uso de insecticidas y pesticidas que envenenan nuestros cultivos y alimentos, lo que repercute en nuestra propia salud y en el medio ambiente.

    1. Tu trabajo me ha generado alguna duda:
      – Hay alguna diferencia en el mecanismo de acción en el caso de usar spray ( monoterpenos exógenos,) y usar plantas modificadas genéticamente, que imagino producen los monoterpenos de forma activa
      -_¿El mecanismo de acción es el mismo?¿Se activan las proteínas PR y se cierran los estomas en los dos grupos?
      – ¿ Este mecanismo de acción es único de la planta de tomate?
      -¿ Es indiferente el tipo de patógeno que ataca a la planta a la hora de generar este mecanismo defensivo?
      Creo que tras todas mis preguntas no tendrás dudas de que me ha parecido muy interesante.

    2. Julia: muchas gracias por compartir tus investigaciones. Me ha resultado un post muy ameno e interesante, y un proyecto con alto valor traslacional. Deseo que todo vaya muy bien, mucho ánimo.

  7. Me parece un gran proyecto. La investigación en esta línea me parece fundamental para poder abrir paso a trabajar o ampliar los cultivos transgénicos que puedan ayudar a superar problemas como el hambre en ciertos lugares del mundo. Una legislación y un seguimiento profesional conseguiría dar solución a problemas fundamentales como el hambre, las plagas… Enhorabuena.

  8. Interesante. Siempre he sido reacio a la palabra transgénico, pero está claro que en este entorno tan cambiante debemos utilizarlos a nuestro favor. El desarrollo de medidas que alarguen y mejoren la vida de una planta con un consumo tan extendido como es el tomate también implica optimizar y economizar el trabajo de agricultores. Lo considero muy importante dada la sensibilidad que ellos tienen a amenazas animales, climáticas, económicas, etc, jugándose cada año su futuro.

    A nivel macroeconómico, el desarrollo de estos estudios aplican mejoras a la producción, lo que nos permite ser más competitivos en un mercado cada vez más globalizado y agresivo. Muy necesarias estas opciones de mejora.

    Deseando ver los resultados!

  9. Buenas tardes,

    Me preguntaba si, una vez comprobado el papel de defensa de los monterpenoides hidroxilados en tomates, se podrían utilizar estos compuestos en otro tipo de plantas.

    Muchas gracias y enhorabuena por el trabajo.

  10. Ante todo, felicidades por tu artículo, Julia.

    Me parece interesantísimo el estudio y la reflexión que haces. ¿Quizás sea este uno de los métodos que sustituirán a pesticidas y fertilizantes de aquí a unos años?

    Enhorabuena de nuevo, gracias por compartir tu trabajo!

  11. 450 millones de años de evolución … pero sólo cuando actuáis tú y el Dr. Mulet, ¿es cuando las plantas pueden sentirse protegidas y «preparadas para la batalla»?. Bastante desproporcionada resultó esta entrada. ¿No os parece?.

  12. Desde mi punto de vista me resulta un estudio muy seductor, para empezar, utiliza un lenguaje accesible, aclarando las denominaciones más técnicas, lo cual es de agradecer.
    Debo reconocer mi aprecio por éste tema tan moderno y con tanto potencial, agradeciendo que éste análisis desemboque en una mayor productividad para una inmensa y creciente población, de una manera más sostenible.
    Gracias por tu investigación Julia.

    1. Que gusto leer un articulo cientifico y entenderlo, gracias por acercar la ciencia de una manera tan amena a los que no tenemos estos conocimientos.
      Muy interesante, te hace reflexionar sobre la necesidad de cambios y sobre todo pone en valor la importancia de vuestros estudios, ojala este pais invierta mas dinero en investigacion y os de la oportunidad de utilizar vuestros conocimientos en el bien de todos.
      Gracias por lo que haceis.

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