Biólogos japoneses capturan a una planta respondiendo a una señal de auxilio

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Biólogos japoneses capturan a una planta respondiendo a una señal de auxilio

(Aratani et al. Nature Communications, 2023)

Aunque no lo notemos, las plantas aprovechan al máximo su maquinaria química para realizar funciones cruciales, como comunicarse y defenderse. A su alrededor se suspenden moléculas que cumplen la función de repeler a los herbívoros hambrientos y alertan a las plantas vecinas sobre posibles agresores.

Desde la década de 1980, los científicos han confirmado la existencia de este sistema de defensa en más de 80 especies de plantas. Ahora, un equipo de investigadores japoneses, compuesto por los biólogos moleculares Masatsugu Toyota, Yuri Aratani y Takuya Uemura de la Universidad de Saitama, ha implementado técnicas de imágenes en tiempo real para observar el fascinante proceso de comunicación entre las plantas.

 

Plantas y plagas

Enfocándose en la recepción de mensajes por parte de las plantas, los científicos instalaron una bomba para transferir compuestos emitidos por plantas dañadas e infestadas por insectos a sus vecinas saludables. El uso de un microscopio de fluorescencia les facilitó observar lo que sucedía.

Se colocaron orugas  de la especie Spodoptera litura sobre hojas cortadas de plantas de tomate y de la famosa Arabidopsis thaliana, planta modelo en investigaciones de vegetales, y con el microscopio tomaron imágenes de las respuestas de una segunda planta de Arabidopsis, intacta y libre de insectos, a esas señales de peligro.

Para visualizar estas respuestas, las plantas de Arabidopsis fueron modificadas genéticamente con un biosensor que emitía fluorescencia verde al detectar la entrada de iones de calcio, una forma de señalización celular también utilizada por las células humanas en su comunicación.

 

Señales de calcio como respuesta

El equipo vio claramente las reacciones de las plantas al ser expuestas a compuestos volátiles liberados segundos después de sufrir daño. Sin embargo, cabe destacar que el flujo de compuestos no se produjo de manera natural; estos fueron primero recogidos en una botella de plástico para analizar su composición y luego rociados sobre la planta receptora.

Las plantas intactas, al recibir los mensajes de sus vecinos, respondieron mediante ráfagas de señales de calcio que se propagaron a través de sus hojas. Los resultados revelaron que dos compuestos, Z-3-HAL y E-2-HAL, inducían señales de calcio en Arabidopsis.

Cuando las plantas fueron expuestas a Z-3-HAL, las células que forman los estomas en las hojas generaron señales de calcio en aproximadamente un minuto, seguido de la captación del mensaje por parte de las células del mesófilo. El tratamiento previo de las plantas con una fitohormona que cierra los estomas redujo significativamente la señalización del calcio, sugiriendo que los estomas actúan como las «fosas nasales» de la planta.

«Finalmente hemos desvelado la intrincada historia de cuándo, dónde y cómo las plantas responden a los ‘mensajes de advertencia’ aéreos de sus vecinos amenazados», comentó Toyota.

 

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