Investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (UPM/INIA) participan en el descubrimiento de un nuevo mecanismo de resistencia de las plantas a hongos patógenos. Este resultado ha sido publicado en el primer número de enero de 2009 de la revista Science.
El Grupo de Investigación del doctor Antonio Molina, del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), un centro mixto de la Universidad Politécnica de Madrid y del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (UPM-INIA), ha participado junto con científicos de los institutos Max Planck for Plant Breeding Research (Colonia) y Chemical Ecology (Jena) de Alemania, en el descubrimiento de un nuevo mecanismo de resistencia de las plantas a hongos patógenos.
Los resultados de esta investigación se recogen en un artículo publicado por la revista Science, el 2 de enero de 2009, en el que se demuestra el papel relevante que desempeñan los glucosinolatos, un grupo de compuestos químicos producidos por plantas de la familia de las crucíferas, en la resistencia frente a diferentes tipos de hongos. Este grupo de compuestos era ya conocido por su papel relevante en la resistencia de las plantas frente al ataque de insectos.
En el artículo publicado ahora en Science, los científicos demuestran una nueva funcionalidad de estos compuestos, al comprobar que las plantas sintetizan proteínas específicas que utilizan como sustratos los glucosinolatos para generar nuevos compuestos químicos, efectivos en el control de enfermedades producidas tanto por hongos necrotrofos como biotrofos.
El "sistema inmune" de plantas ha desarrollado a lo largo de millones de años de evolución muchos mecanismos de defensa específicos y selectivos contra patógenos y plagas. Si un patógeno ha encontrado un mecanismo para infectar una planta, ésta está obligada a reaccionar y desarrollar nuevos mecanismo de resistencia. Esta competición entre patógeno y huésped ha dado lugar a que el sistema de inmunidad innata de las plantas desarrolle estrategias de defensa muy diversas.
La respuesta inmune de las plantas depende, entre otras muchas cosas, de un grupo de moléculas de pequeño tamaño que pueden ser señales que activen los mecanismo de defensa o tener, por si mismas, una actividad antibiótica directa frente a un patógeno o plaga determinada de campo. Un ejemplo típico de sustancias activas contra el ataque de insectos son los glucosinolatos presentes en plantas crucíferas (colza, repollo y coles), que son en parte los responsables del sabor característico, por ejemplo, de las coles.
En las células vegetales, estos glucosinolatos se encuentran en forma inactiva al estar unidos mediante un enlace a un azúcar. Tras el ataque de un insecto, la destrucción mecánica del tejido vegetal que éste produce al comer, provoca la activación de una serie de proteínas denominadas mirosinasas, que rompe el enlace entre el azúcar y el glucosinolato, haciendo que éste sea activo frente al insecto.
En el artículo ahora publicado, estos científicos, bajo la supervisión de Pawel Bednarek, del grupo de Paul Schulze-Lefert, han destapado un nuevo mecanismo protector mediado por glucosinolatos que es activado no por la destrucción mecánica del tejido, sino por microorganismo patógenos, como por ejemplo hongos, en células vivas de plantas. En experimentos realizados con diferentes mutantes de la planta modelo Arabidopsis thaliana, cuya defensa frente a hongos estaba bastante debilitada, los científicos han descubierto que la acumulación de determinados glucosinolatos (de tipo indol) estaba alterada en estos mutantes.
Además, han comprobado que la proteína PEN2 es una enzima de tipo mirosinasa necesaria para la síntesis de este tipo de indol-glucosinolatos. PEN2 elimina la molécula de azúcar del indol-glucosinolato provocando la generación de nuevos compuestos fungicidas, que se acumulan en el lugar por donde el hongo patógeno trata de colonizar la planta.
El descubrimiento del papel relevante de este nuevo mecanismo de resistencia de las plantas frente a hongos puede permitir el desarrollo de nuevas estrategias de protección vegetal frente a hongos patógenos de plantas.
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Referencia bibliográfica:
Paweł Bednarek, Mariola Piślewska-Bednarek, Aleš Svatoš, Bernd Schneider, Jan Doubský, Madina Mansurova, Matt Humphry, Chiara Consonni, Ralph Panstruga, Andrea Sanchez-Vallet, Antonio Molina, Paul Schulze-Lefert. "A glucosinolate metabolism pathway in living plant cells mediates broadspectrum antifungal defense", Science 2 , Vol. 323. no. 5910, pp. 101 – 106, enero de 2009.
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