La futura protección de las plantas puede provenir de las propias plantas

Los seres humanos y los animales tienen firmas químicas y microbios que afectan su bienestar de una forma u otra. En medicina, el uso de probióticos en lugar de antibióticos es una prioridad en la agenda. Sin embargo, los humanos y los animales no son los únicos que tienen una estrecha relación con sus propias bacterias. Las plantas también muestran relaciones similares con sus entornos. Al igual que en los humanos, los microbios juegan un papel clave en la salud de las plantas y en la resistencia a las enfermedades de las plantas.

En la Universidad de Aarhus en Flackeberg, Dinamarca, los investigadores estudian plantas, sanidad vegetal y enfermedades de las plantas causadas por patógenos microbianos. capacidad de lucha de las plantas patógenos bacterianos Al igual que las bacterias, los hongos están determinados en gran medida por genes de plantas que regulan las capacidades defensivas de la planta. En un nuevo estudio, investigadores de AU Flakkebjerg examinaron cómo las plantas con diferentes rasgos de resistencia interactúan con sus microbios para responder al ataque de patógenos.

Publicación de la investigación en la revista. Microbiología del espectro.

«Estudiamos lo que sucede en las plantas cuando son atacadas por un patógeno. ¿Qué cambios ocurren en la planta misma y en sus comunidades microbianas asociadas (como el microbioma) durante un ataque de patógenos? ¿Qué hace que algunas plantas sean resistentes y otras no? Para responder a estas preguntas, exploramos la interacción planta a planta Compuestos químicos y un gran número de comunidades microbianas asociadas a plantas. Esta no es realmente una nueva área de investigación, pero al aplicar nuevas técnicas de vanguardia en este estudio, pudimos obtener una visión más detallada de lo que realmente está sucediendo, en términos de interacciones entre fitoquímicos y microbios», dijo el profesor asociado Enoch Narh Kudjordjie, uno de los investigadores principales. Del Departamento de Agroecología de la Universidad de Aarhus.

Las plantas tienen su propio sistema de defensa completo.

Al igual que los humanos, las plantas tienen su propio sistema inmunológico, que juega un papel muy importante en la prevención de enfermedades. La defensa de la planta está estrictamente regulada por la planta. metabolitos secundariosy hormonas y microbios beneficiosos dentro y alrededor de la planta.

Este sistema de defensa y su activación son complejos, y todavía tenemos que comprender en detalle cómo se combinan estos componentes para ayudar a la planta a protegerse de los ataques. Sin embargo, hay una luz al final del túnel a medida que los científicos avanzan en el estudio de estos componentes de defensa mediante el análisis de diferentes genotipos de plantas, utilizando nuevas tecnologías como la secuenciación de próxima generación y las plataformas de química analítica.

«Trabajamos con una planta modelo conocida como Arabidopsis thaliana. Los genotipos de Arabidopsis tienen diferentes niveles de resistencia a Fusarium oxysporum, un hongo patógeno que ataca a varias especies de plantas. En el presente trabajo utilizamos dos genotipos de Arabidopsis, uno es resistente y el otro es susceptible a Fusarium oxysporum, y estos genotipos divergentes fueron seleccionados para permitirnos obtener una visión completa de los cambios metabólicos y microbianos que confirman la resistencia y susceptibilidad de las plantas durante el ataque de patógenos», explica Cojourdji.

infección por enfermedad

En primer lugar, los investigadores infectaron genotipos de Arabidopsis de dos semanas de edad que crecían en suelo de campo en un invernadero con el hongo patógeno Fusarium oxysporum. Para examinar los cambios durante el período de infección, recolectaron muestras de raíces y brotes a intervalos de 5 días, comenzando 5 días después de la infección y continuando hasta el día 25 después de la infección. Confirmaron la infección por qPCR y observando los síntomas de la enfermedad.

«De esta manera estábamos absolutamente seguros de que las plantas estaban realmente infectadas. La prueba qPCR mostró una clara diferencia entre los dos genotipos, con el genotipo resistente que contenía un nivel mucho más bajo de patógeno que el tipo susceptible».

La química vegetal y el microbioma son únicos

Kudjordjie continúa: «Luego, continuamos explorando las diferencias que podrían existir en la química y los microbiomas en los dos genotipos, y encontramos diferencias significativas. Como era de esperar, los metabolitos y las hormonas vegetales estudiados eran distintos tanto en las plantas sanas como en las enfermas, lo que confirma la participación de factores específicos». moléculas fitoquímicas en la mediación de la defensa de las plantas. Del mismo modo, encontramos que la composición microbiana, así como las redes de la comunidad microbiana, eran distintas en plantas sanas, resistentes y susceptibles a enfermedades. Estaban predominantemente enriquecidas en las raíces de las plantas infectadas, lo que indica un reclutamiento activo de microbios. para resistir a los patógenos invasores».

Los genes vegetales, la química y las comunidades microbianas juegan un papel importante en este

«Desde una perspectiva más integral, el presente trabajo ha profundizado nuestra comprensión de cómo las plantas se protegen contra los patógenos fúngicos. Es importante destacar que encontramos una asociación fuerte y única entre los metabolitos de defensa individuales y microbios específicos en plantas sanas y enfermas de diferentes especies. Genotipos: Un análisis adicional mostró genes responsables.»Estos resultados confirmaron fuertemente que tres componentes esenciales del huésped (genes, metabolitos y microbioma), explica Kudjordjie, controlan de forma interactiva las defensas de las plantas».

En pocas palabras, descubrimos que los genotipos de plantas individuales tienen un conjunto único de genes que regulan las actividades biológicas que incluyen Procesos metabólicos Mediando el ensamblaje de microbiomas específicos durante diferentes estados fisiológicos de la planta. Sin embargo, los microbios en el suelo también influyen en lo que sucede en la planta».

Proteger las plantas naturales en el futuro.

¿Podemos imaginar un futuro donde Las plantas ¿Se cultivan con rendimiento mejorado y otras ganancias agrícolas y económicas sin el uso de productos químicos sintéticos? Esto mejorará la salud humana y eliminará la contaminación ambiental causada por los agroquímicos. Hasta ahora, la evidencia acumulada apunta a esta posibilidad, y los hallazgos actuales de los investigadores de la AU son fundamentales para los futuros esfuerzos de investigación en el desarrollo de productos naturales para la protección de las plantas.

«Aunque estos resultados son emocionantes, necesitamos aprovechar nuestro conocimiento e incorporarlo en futuras estrategias de control de enfermedades. Un enfoque desde el lado de la planta es desarrollar genotipos de plantas con niveles mejorados de metabolitos de defensa para atraer microorganismos específicos para combatir patógenos específicos. Esto implica Que los fitomejoradores deberían incluir la química de las plantas en su caja de herramientas. Otra estrategia es desarrollar vacunas microbianas que incluyan muchos microbios beneficiosos que puedan mejorar de manera óptima la aptitud de las plantas en diferentes entornos. Kudjordjie.