La comunidad científica conoce desde hace años cómo las plantas crecen en ambientes donde compiten fuertemente con sus vecinos por la luz y, para evitar ser sombreadas, asignan una buena parte de sus recursos a aumentar su altura, mientras descuidan otros aspectos fundamentales para su desarrollo, como las defensas ante el ataque de insectos o de enfermedades. Una investigación reciente reveló el mecanismo molecular que explicaría ese fenómeno y, según sus responsables, el conocimiento adquirido podría servir para mejorar cultivos con interés agronómico.
“Nuestro grupo de investigación viene tratando de entender cómo, cuando las plantas crecen en altas densidades, priorizar su crecimiento mientras tienden a ser más débiles o a estar menos protegidas frente al ataque de patógenos y son más susceptibles a enfermarse”, informó Carlos Ballaré, profesor de la cátedra de Fisiología Vegetal de la Facultad de Agronomía de la UBA (FAUBA), investigador del Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas vinculadas a la Agricultura (IFEVA, UBA-Conicet) y del Laboratorio de Fotobiología Ambiental.
Cuando las plantas crecen en altas densidades, priorizar su crecimiento mientras tienden a ser más débiles o a estar menos protegidas frente al ataque de patógenos y son más susceptibles a enfermarse
Ballaré, director del grupo de investigación que publicó su trabajo en la última edición de la revista científica Nature Plants, explicó que cuando aumenta la densidad, las plantas detectan cambios en la composición espectral de la luz y activan mecanismos de señalización que priorizan el crecimiento por sobre las defensas. “Las plantas poseen un fotoreceptor llamado fitocromo que les permite, entre otras cosas, detectar si están cerca de plantas vecinas. Cuando perciben altas densidades, activan una enzima que degrada los precursores de una hormona denominada jasmonatos, que inhibe el crecimiento”, detalló. De este modo las plantas pueden crecer más rápido en un ambiente competitivo. Pero al mismo tiempo los jasmonatos cumplen la función activar el sistema inmune de las plantas, brindándoles protección ante el ataque de hongos e insectos. Entonces las plantas crecen rápidamente, pero al costo de estar menos defendidas.
“El nuevo trabajo publicado establece un vínculo entre la señalización lumínica asociada a la percepción de plantas vecinas y la señalización de las defensas, relacionada con los jasmonatos”, afirmó. En este sentido, la investigación permitió determinar que las plantas degradan los precursores de estas hormonas de defensa mediante la activación de una enzima de la familia de las sulfotranferasas.
“Suponemos que este mecanismo debe haber surgido evolutivamente como una estrategia para que cuando la planta está en una situación de alta competencia se concentre en lo urgente, para evitar que los vecinos la sombreen, y esa acción tiene un costo colateral porque la hace más vulnerable a los patógenos”, comentó Ballaré.
Este trabajo forma parte de su tesis doctoral de Guadalupe Fernández-Milmanda, quien además es la primera autora de la publicación. Las investigaciones involucraron cuatro años de trabajo y la colaboración de muchos becarios y docentes de la FAUBA, con ensayos en cámaras climáticas y en invernáculos del IFEVA, con la planta modelo Arabidopsis thaliana. La medición de los jasmonatos, que demanda equipamiento especializado, se realizó en el instituto Max Planck de Ecología Química. Además contó con la colaboración de investigadores de Estados Unidos y Suiza.
Aplicaciones
Ballaré señaló que si bien se trata de una investigación básica, el conocimiento generado podría, a futuro, tener un impacto agronómico. Se podrían desarrollar líneas de mejoramiento orientadas a manipular el mecanismo de inactivación de los jasmonatos y, con ello, mejorar la sanidad de las plantas cuando los cultivos están sembrados a altas densidades.
El trabajo es parte de su tesis doctoral de Guadalupe Fernández-Milmanda. Las investigaciones involucraron cuatro años de trabajo y la colaboración de becarios y docentes de la FAUBA, e investigadores de Estados Unidos y Suiza. De izq a der: Micaela Lichy, Fernández-Milmanda, Carlos Crocco, Carlos Ballaré, Amy Austin y Miriam Cargnel
Al reducir la actividad de la enzimas como las identificadas en este trabajo, las plantas podrían protegerse más de los insectos y enfermedades. Pero, al mismo tiempo, ¿también podrían retrasar el crecimiento? “En el caso de una planta en su ambiente natural, retrasar el crecimiento podría ser letal porque rápidamente sería sombreada por los vecinos. Pero en el caso de los cultivos, no estamos pensando en respuestas individuales. En última instancia, a la agronomía no le interesa el rendimiento de una planta sino el de toda la población, es decir que rindan más en conjunto y que no sean muy vulnerables a patógenos”, indicó el investigador del IFEVA.
Proyectando nuevas investigaciones para el futuro, Ballaré sostuvo que “muchas especies de interés agronómico tienen en su genoma secuencias que son homólogas a la de esta enzima que identificamos, sobre todo en dicotiledóneas”, y adelantó que desde su grupo de trabajo proyectan avanzar con un estudio vinculado a estos aspectos, sobre cultivos agrícolas.
