Las plantas… ¿tienen memoria?

Nidia Luz Sánchez León y Eric Edmundo Hernández Domínguez*

Las plantas no solo presentan múltiples mecanismos para defenderse de los microorganismos patógenos, además tienen la capacidad de estar listas antes de la infección. 

Palabras clave: priming, resistencia inducida, proteínas.

Todos sabemos que cuando un agente infeccioso entra a nuestro cuerpo el sistema inmunológico tiene la tarea de neutralizar la amenaza. Uno de los participantes más conocidos durante la respuesta inmunitaria son los linfocitos, un tipo de glóbulos blancos que crean a los anticuerpos como respuesta a infecciones previas o como resultado de la aplicación de vacunas. Sin importar cual sea su origen, si el agente invasor que los originó regresa, nuestro organismo estará listo para atacarlo de forma más rápida y eficiente y así evitar el desarrollo de la enfermedad. 

En semejanza a los humanos, las plantas también tienen la capacidad de defenderse de la invasión perpetrada por virus, bacterias u hongos, pero no cuentan con un sistema inmunológico propiamente dicho o con células especializadas para la defensa contra agentes externos (Spole S.H. y Dong X., 2012). Entonces ¿Cómo es que las plantas se defienden ante la presencia de un patógeno? Y, al igual que los humanos ¿Podemos preparar a las plantas para futuras infecciones?

Las plantas se defienden a partir del reconocimiento que realizan de los componentes de la estructura externa de los microorganismos patógenos, lo que da lugar a la producción de proteínas por parte de las células vegetales, con el objetivo de detener la infección en su etapa inicial. Si el agente patógeno logra superar esta primera respuesta, comenzará a generar compuestos conocidos como efectores que tienen el propósito de intentar infectar la planta, en consecuencia, se desencadena una respuesta más fuerte por parte de la planta, en la cual se inducirá la muerte de las células en el sitio de la infección (Figura 1; Dodds P.N. y Rathjen J.P., 2010).

Muerte de células en el sitio de infección

Hojas de plantas de Aguacate variedad Hass (A) y Liquidambar styraciflua (B), donde se observa la muerte de células alrededor del estímulo. 

Fotos por Nidia Sánchez León editada con GIMP. 

Los efectores también pueden desencadenar la llamada de proteínas que contribuirán a detener la infección y que la planta almacenará para ayudar a resistir futuros ataques de una amplia variedad de patógenos, proceso conocido como resistencia inducida. 

Otra forma con la que cuentan las plantas para prepararse para una posible infección es un estado fisiológico conocido como priming. Este estado puede ser inducido a partir de la colonización de las raíces de las plantas por microbios benéficos, la exposición de la planta a ciertas moléculas biológicos o sintéticos, o por la presencia de insectos herbívoros (Martínez-Medina A., et al. 2016). En todos los casos ocasionará que la respuesta de la planta a algún ataque patogénico sea más fuerte y/o más rápida comparada con plantas que no han sido primadas (Figura 2), es decir, la planta permanece en una especie de estado de alerta, que en algunos casos puede ser transmitido a las siguientes generaciones. Este hecho, provoca que algunos científicos se refieren al almacenamiento de este estímulo como la memoria de la defensa de las plantas (Conrath U., 2009; Martinez-Medina A., etal. 2016).

Generación del priming

Plantas tratadas para generar el estado de alerta que caracteriza al priming, posteriormente cuando son atacadas por algún fitopatógeno inducen una respuesta de defensa lo que les  permite sobrevivir (A). El caso de las  plantas que no son tratadas, no hay una respuesta los suficientemente rápida o fuerte, permitiendo al patógeno generar daños más severos o la muerte (B). Esquema por Eric E. Hernández Domínguez con Biorender.

Compuestos como el ácido salicílico, el ácido jasmónico  y el ácido beta-aminobutírico son algunos con la capaceidad de generar priming en plantas. En el laboratorio de proteómica del INECOL estamos usando proteínas recombinantes de hongos fitopatogenos para tratar de establecer el priming. De esta forma, se espera generar herramientas biotecnológicas que permitan preparar a las plantas contra futuros ataques.

Referencias

• Conrath, U. Priming of Induced Plant Defense Responses. Advances in Botanical Research, Vol. 51. 2009. Edit. Elsevier. DOI: 10.1016/S0065-2296(09)51009-9.
• Martinez-Medina A,Flors V, Heil M,Mauch-Mani B,Pieterse CMJ,Pozo JM,Ton J,  van Dam NMand Conrath U. (2016). Recognizing Plant Defense Priming. Trend in Plant Science. (10):818-822. doi: 10.1016/j.tplants.2016.07.009
• Spoel SH& Dong X. (2012). How do plants achieve immunity? Defense without specialized immune cells. Nature Reviews immunology. 12, 90-100. doi:10.1038/nri3141 
• Dodds PN & Rathjen JP. (2010). Plant immunity: towards an integrated view of plant–pathogen interactions. Nature Review Genetics. 11, 539-548. doi:10.1038/nrg2812 

Slider: Muerte de células de la hoja de Aguacate variedad Hass. Foto por Nidia Sánchez León editada con GIMP.

*Red de Estudios Moleculares Avanzados (REMAV)