La memoria del estrés en las plantas podría ser la clave para cultivar cultivos resistentes a las enfermedades

• Científicos de la Universidad de Sheffield han descubierto un mecanismo detrás de cómo las plantas adquieren resistencia a largo plazo a los ataques de insectos.

• El mecanismo recién descubierto permite a las plantas desarrollar una «memoria inmune» para protegerse en el futuro

• El nuevo estudio en plantas de la naturaleza Genera oportunidades para desarrollar nuevas estrategias de protección de cultivos para reducir la dependencia de pesticidas dañinos

Newswise – Científicos de la Universidad de Sheffield han descubierto un mecanismo que subyace a cómo las plantas pueden desarrollar inmunidad a largo plazo al estrés.

El estrés biótico de las plantas puede tomar la forma de ataques de insectívoros o patógenos causantes de enfermedades. En los cultivos para la producción de alimentos, este estrés representa una gran amenaza para el rendimiento de los cultivos y actualmente se maneja mediante el uso generalizado de pesticidas, que dañan el medio ambiente y pueden representar un riesgo para la salud humana.

Dada la urgente necesidad de encontrar formas mejores y más sostenibles de proteger las plantas, el profesor Jurian Ton, del Instituto de Alimentos Sostenibles de la Universidad de Sheffield, y su equipo investigaron cómo las plantas pueden desarrollar inmunidad a largo plazo a estos estreses.

Resultados publicados en plantas de la naturalezaexplica un mecanismo por el cual las plantas «recuerdan» el estrés de un ataque anterior, y que esta memoria a largo plazo está codificada en una familia de «ADN basura» que puede preparar los genes de defensa durante varias semanas contra nuevos ataques.

El Dr. Ton, Profesor de Señalización Ecológica de Plantas de la Facultad de Biociencias de la Universidad de Sheffield y autor principal del estudio, dijo que los hallazgos brindan nuevas oportunidades para controlar la inmunidad de las plantas a fin de proteger los cultivos sostenibles y reducir nuestra dependencia de pesticidas dañinos para la producción de alimentos. .

Él dijo: «Dependemos de las plantas para alimentar al planeta, pero están fundamentalmente en la parte inferior de la cadena alimenticia, no pueden moverse, por lo que son increíblemente vulnerables a los ataques desde todos los lados, incluidos los insectos herbívoros y los patógenos que causan enfermedades. Sin embargo Al igual que los animales, han evolucionado. Las plantas tienen la capacidad de adquirir inmunidad después de recuperarse de un estrés biótico, pero utilizan diferentes mecanismos para hacerlo».

Los resultados del estudio no solo son un gran avance en nuestra comprensión de cómo las plantas ‘recuerdan’ el estrés de ataques pasados, sino que también revelan una nueva función genética para una familia particular de ‘ADN basura’ (transposones; ADN que no codifica proteínas vegetales) Este conocimiento puede ayudarnos a desarrollar nuevas estrategias de mejoramiento y seleccionar variedades de cultivos para la producción de alimentos que estén preparadas para combatir plagas y enfermedades».

el Quédate Una investigación sobre los efectos a largo plazo de la hormona del estrés vegetal, el ácido jazmín, en Arabidopsis thaliana, comúnmente conocida como berro, un pariente cercano del repollo y la mostaza. El grupo de plántulas tratadas con ácido de jazmín, que estuvieron expuestas a las larvas, experimentaron niveles de daño más bajos que el grupo de control.

Aunque los efectos a corto plazo del ácido de jazmín en las defensas de las plantas están bien documentados, los efectos a largo plazo no lo están, y el equipo descubrió que la memoria inmunitaria del estrés del tratamiento con ácido de jazmín puede persistir durante varias semanas y migrar a hojas recién desarrolladas. para proporcionar resistencia a largo plazo contra las orugas.

Los resultados indicaron que esta inmunidad adquirida está controlada por mecanismos epigenéticos, incluidas pequeñas moléculas de ARN generadas por la familia de transposones AtREP2, que se unen a la pequeña proteína de unión a ARN, AGO1. Luego, las proteínas AGO1 cargadas con ARN preparan los genes de defensa distal para una respuesta más rápida y más fuerte al estrés posterior.

El estudio proporciona el primer modelo de memoria inmunológica a largo plazo en las plantas y muestra cómo las modificaciones epigenéticas de una familia específica de ADN no deseado pueden estimular a las plantas contra más daños por plagas.

El Dr. Samuel Wilkinson, investigador asociado de la Facultad de Ciencias Biológicas y primer autor del artículo, dijo: “Dado que la seguridad alimentaria mundial es uno de los mayores desafíos que enfrentaremos en el futuro, es imperativo que encontremos nuevas formas de garantizar el la salud y el crecimiento de los cultivos de los que dependemos.

«Esta investigación es el primer paso para poder complementar y mejorar la eficacia y viabilidad de las estrategias convencionales de mejoramiento de cultivos, mediante la selección de plantas con una mejor preparación inmunológica como alternativa a la dependencia de pesticidas dañinos».

Los investigadores ahora están colaborando con una compañía internacional de mejoramiento de cultivos para explorar si pueden explotar otros mecanismos epigenéticos relevantes, como los factores estresantes de los patógenos que causan enfermedades, e incorporarlos en una nueva estrategia de protección de cultivos para genomas de plantas más complejos.

Los investigadores ahora están colaborando con una empresa internacional de mejoramiento de cultivos para ver si pueden explotar los mecanismos epigenéticos relevantes para preparar los cultivos contra enfermedades devastadoras.

Samuel agregó: «El estudio nos abrió el camino para desarrollar un método más preciso y modificable para introducir diversidad genética beneficiosa en los genomas de las plantas. Esto no solo será útil para la protección y mejoramiento de cultivos, sino también una valiosa herramienta de investigación para explorar el complejo mecanismos por los cuales el ADN alterado genéticamente puede Dirige genes de defensa dentro y entre generaciones de plantas.

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