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Resistencia de plantas a organismos patógenos
( Publicado en Revista Creces, Enero 1981 )
Investigadores creen posible seleccionar variedades de trigo y centeno con alto contenido
de ácidos hidroxámicos, lo que constituye una importante defensa contra los pulgones.
Experiencias de laboratorio realizadas en la Universidad de Chile así parecen indicarlo.
Algunos de estos problemas podrían evitarse si se promoviera el estudio científico de las
interacciones entre las plantas y sus patógenos. Por ejemplo, conocer cómo una planta
puede autodefenderse de un patógeno podría ayudar a controlarlo sin necesidad de
recurrir a fumigaciones masivas. En este artículo nos referiremos a algunas estrategias
defensivas propias de las plantas.
Mecanismos de defensa
Sólo algunos de los miles de patógenos de plantas tienen éxito en una especie
determinada. Es decir, una planta es resistente a la gran mayoría de los patógenos. Los
factores que contribuyen a esta resistencia son de índole diversa. La planta puede
presentar barreras mecánicas a la penetración y establecimiento de patógenos, como son
las cubiertas engrosadas de las hojas, o bien puede crear estas barreras como respuesta
al ataque del patógeno, como es el caso de la deposición del súber (componente del
corcho) y lignina (componente de la madera) en las paredes celulares
También la planta puede producir compuestos tóxicos para el patógeno, como son las
fitoalexinas. Por ejemplo, cuando el hongo Monilinia fructicola inicia su crecimiento y
desarrollo en una vaina de arveja, la planta sintetiza rápidamente un compuesto llamando
pisatina, que es tóxico para el hongo. El parásito detiene entonces su desarrollo y sólo
queda una pequeña lesión necrótica en la vaina. Las fitoalexinas son producidas por la
planta en respuesta a patógenos y no patógenos. La pisatina producida bajo el estímulo de
un organismo no patógeno para la arveja se acumula hasta niveles que les son tóxicos.
Por otro lado los patógenos de arveja, o bien no estimulan una producción suficientemente
alta de pisatina como para causar resistencia, o bien son relativamente insensibles a ella o
son capaces de degradarle.
Otras plantas pueden responder a los parásitos como virus y bacterias con un aumento de
los procesos oxidativos en las células afectadas, ocasionando la muerte tanto de la célula
vegetal como del patógeno; el resto de la planta permanece normal. Otras especies
pueden tener compuestos, que luego del proceso de infección, son hidrolizados
(degradados) dando productos tóxicos. Este es el caso de los gucósidos cianogénicos en
muchas especies. Por ejemplo, en el sorgo (gramínea de amplio uso) hay un compuesto
llamado durrina que al ser hidrolizado produce ácido cianhídrico, tóxico y conocido
inhibidor respiratorio. La durrina está ubicada en la epidermis de las hojas, que es uno de
los primeros lugares atacados por diversos parásitos. La producción de ácido cianhídrico
inhibiría el desarrollo del parásito, impidiendo su establecimiento en la planta.
Resistencia de cereales a pulgones
Los pulgones causan serios daños en las plantas no sólo porque succionan la savia y por
las lesiones que causan por la introducción de su aparato succionador, sino porque pueden
simultáneamente inocular virus de los que a menudo son portadores. Los pulgones de los
cereales, por ejemplo, transmiten el virus del enanismo amarillo, causando grandes
pérdidas agrícolas en Chile y en muchos otros países. Por ello, en nuestro laboratorio nos
hemos interesado en estudiar las interacciones entre cereales, como el trigo y el centeno,
y las poblaciones de pulgones que habitan en sus hojas. Hemos contado para nuestras
investigaciones con el apoyo del Servicio de Desarrollo de la Universidad de Chile y del
programa PNUD/UNESCO RLA 78/024.
En el trigo y en el centeno hay una familia de compuestos, todos ellos ácidos hidroxámicos
(Figura 1), que están aparentemente involucrados en la resistencia de los cereales a
diversos pulgones. En efecto, si se compara la resistencia de las plantas a los pulgones
con su contenido en ácidos hidroxámicos, se observa que a mayor contenido de estos
compuestos, menor es el crecimiento poblacional de pulgones en sus hojas (Figura 2). En
otros experimentos, hemos demostrado que si se incorporan artificialmente estos
compuestos a hojas de cereales que no los poseen, se aumenta claramente su resistencia
a los insectos. Más aún, cuando estos ácidos hidroxámicos se agregan a dietas donde se
alimentan pulgones, ellos provocan efectos tóxicos que se traducen en una disminución
tanto de la sobrevivencia de los pulgones como de su tasa de reproducción (Figura 3).
Todos estos experimentos, hasta ahora realizados en invernadero, indican que los ácidos
hidroxámicos son importantes factores naturales de resistencia de algunos cereales a
pulgones Sin embargo, aún no hemos corroborado estos resultados con estudios de
campo.
Debido a que estos compuestos tóxicos no se encuentran en el fruto del trigo o del
centeno, no deberían esperarse efectos indeseables sobre el hombre. Sin embargo, no se
conoce el efecto de los ácidos hidroxámicos de gramíneas sobre los animales que se
alimentan principalmente del resto de los tejidos de esas plantas. Por ello es importante
estudiar sus propiedades toxicológicas sobre una gama amplia de organismos.
Conclusión
En síntesis, es posible que seleccionando variedades de trigo y centeno que tengan un alto
contenido de ácidos hidroxámicos cíclicos como los de la Figura 1 , se produzcan
variedades tolerantes o resistentes a los pulgones. Sin embargo, antes de recomendar
este procedimiento sería conveniente efectuar experimentos de campo y determinar los
posibles efectos tóxicos de estos compuestos sobre insectos y animales. Por otra parte, se
ha demostrado que los ácidos hidroxámicos también son dañinos para otros organismos
que son patógenos vegetales. Por ello, es posible que constituyan un mecanismo defensivo
contra varios tipos de hongos o insectos.
Referencias
V.H. Argandoña, J.G. Luza, H.M Niemeyer y L.J. Corcuera (1980). Role of hydroxamic
acids in resistance of cereals to aphids, Phytochemistry 19, 1665-1668.
J.L. Ingham (1973) Disease resistance in higher plants. The concept of pre-infectional and
post-infectional resistance, Phytopath. z. 78, 314-335.
D.A. Jones (1979) Chemical defense: primary or secondary function?, The American
Naturalist 113, 445451.
Luis Corcuera P. y Hermann Niemeyer
Facultad de Ciencias
Universidad de Chile.
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl