Jack Schultz y Heidi Appel sostienen plantas de 'Arabidopsis', utilizadas en sus experimentos. Imagen: Roger Meissen. Fuente: Universidad de Missouri.
A menudo pensamos que los daños que sufren las plantas se producen sólo a nivel superficial. Pero gran parte de su respuesta a una picadura de insecto tiene lugar fuera de nuestra vista. Durante minutos y horas, determinados genes se activan y desactivan para combatir la picadura, lo cual se traduce en cambios en sus defensas.
En uno de los estudios más amplios de su tipo, científicos de la Universidad de Missouri (EE.UU.) han analizado todos los genes de las plantas y su respuesta al enemigo.
"Hay 28.000 genes en una planta, y detectamos 2.778 genes respondiendo a una picadura, dependiendo del tipo de insecto", explica Jack Schultz, director del Centro Christopher S. Bond de Ciencias de la Vida, y co-autor del estudio, en la información de la universidad. "Imagínese que usted se fija solamente en algunos de estos genes: obtendría una imagen muy limitada y, posiblemente, una que no representa en absoluto lo que está pasando. Este es, con mucho, el estudio más completo de su tipo, y permite a los científicos sacar las conclusiones adecuadas".
Sus resultados mostraron que la planta modelo Arabidopsis reconoce y responde de manera diferente a cuatro especies de insectos. Los insectos causan cambios a nivel de transcripción genética, desencadenando la producción de proteínas que encienden y apagan genes de las plantas para ayudar a defenderse contra más ataques.
Diferentes insectos
"Era de esperar que la planta respondiera de manera diferente a que sus hojas fueran masticadas por una oruga o atravesadas por la boca en forma de aguja de un áfido ", explica Heidi Appel, investigadora y autora principal del estudio. "Pero nos sorprendió que la planta respondiera de manera tan diferente a insectos que se alimentan de la misma manera."
Las plantas que alimentaban a las orugas -de la mariposa de la col y del gusano ejército o de la remolacha- compartían menos de una cuarta parte de los cambios en la expresión génica. Del mismo modo, las plantas alimentadas por dos especies de áfidos compartían menos de un 10 por ciento de los cambios en la expresión génica.
Las respuestas de las plantas a las orugas eran también muy diferentes a las respuestas de las plantas a heridas mecánicas, que tenían en común aproximadamente sólo el 10 por ciento de los cambios en la expresión génica. La coincidencia en las respuestas de los genes de las plantas a las orugas y a los áfidos era también sólo del 10 por ciento.
"Lo importante es que las plantas pueden diferenciar los insectos y responder de muy diferentes maneras", explica Schultz. "Y eso es más que lo que la mayoría de las personas creen que hacen las plantas."
En uno de los estudios más amplios de su tipo, científicos de la Universidad de Missouri (EE.UU.) han analizado todos los genes de las plantas y su respuesta al enemigo.
"Hay 28.000 genes en una planta, y detectamos 2.778 genes respondiendo a una picadura, dependiendo del tipo de insecto", explica Jack Schultz, director del Centro Christopher S. Bond de Ciencias de la Vida, y co-autor del estudio, en la información de la universidad. "Imagínese que usted se fija solamente en algunos de estos genes: obtendría una imagen muy limitada y, posiblemente, una que no representa en absoluto lo que está pasando. Este es, con mucho, el estudio más completo de su tipo, y permite a los científicos sacar las conclusiones adecuadas".
Sus resultados mostraron que la planta modelo Arabidopsis reconoce y responde de manera diferente a cuatro especies de insectos. Los insectos causan cambios a nivel de transcripción genética, desencadenando la producción de proteínas que encienden y apagan genes de las plantas para ayudar a defenderse contra más ataques.
Diferentes insectos
"Era de esperar que la planta respondiera de manera diferente a que sus hojas fueran masticadas por una oruga o atravesadas por la boca en forma de aguja de un áfido ", explica Heidi Appel, investigadora y autora principal del estudio. "Pero nos sorprendió que la planta respondiera de manera tan diferente a insectos que se alimentan de la misma manera."
Las plantas que alimentaban a las orugas -de la mariposa de la col y del gusano ejército o de la remolacha- compartían menos de una cuarta parte de los cambios en la expresión génica. Del mismo modo, las plantas alimentadas por dos especies de áfidos compartían menos de un 10 por ciento de los cambios en la expresión génica.
Las respuestas de las plantas a las orugas eran también muy diferentes a las respuestas de las plantas a heridas mecánicas, que tenían en común aproximadamente sólo el 10 por ciento de los cambios en la expresión génica. La coincidencia en las respuestas de los genes de las plantas a las orugas y a los áfidos era también sólo del 10 por ciento.
"Lo importante es que las plantas pueden diferenciar los insectos y responder de muy diferentes maneras", explica Schultz. "Y eso es más que lo que la mayoría de las personas creen que hacen las plantas."
Otro estudio
Un estudio hermano, liderado por el ex estudiante de doctorado Erin Rehrig, exploró este fenómeno aún más a fondo: Mostró que las orugas provocaban un aumento de jasmonato y etileno, conocidas hormonas vegetales que median en las respuestas defensivas.
Sin embargo, las plantas respondían más rápido y con más fuerza, en la mayoría de los casos, cuando alimentaban al gusano ejército que cuando les atacaba la mariposa de la col, lo que indica una vez más que la planta puede diferenciar a las dos orugas.
Por tanto, la planta activa los genes de defensa antes con el gusano de la remolacha. En términos ecológicos, una respuesta defensiva rápida significa que la oruga no se quedará mucho tiempo y se moverá a una fuente de comida diferente.
Un estudio tan grande como este tiene el potencial de abrir un mundo de preguntas que piden respuestas. "Entre los genes que cambiaban cuando los insectos picaban a las plantas están los que regulan procesos como el crecimiento de las raíces, el uso del agua y otros procesos ecológicamente importantes que las plantas supervisan y controlan con cuidado", explica Schultz. "Las preguntas sobre el coste que produce a la planta que el insecto siga comiendo serían un estudio de seguimiento interesante para que los estudiantes de doctorado exploraran interacciones genéticas más profundas."
Un estudio hermano, liderado por el ex estudiante de doctorado Erin Rehrig, exploró este fenómeno aún más a fondo: Mostró que las orugas provocaban un aumento de jasmonato y etileno, conocidas hormonas vegetales que median en las respuestas defensivas.
Sin embargo, las plantas respondían más rápido y con más fuerza, en la mayoría de los casos, cuando alimentaban al gusano ejército que cuando les atacaba la mariposa de la col, lo que indica una vez más que la planta puede diferenciar a las dos orugas.
Por tanto, la planta activa los genes de defensa antes con el gusano de la remolacha. En términos ecológicos, una respuesta defensiva rápida significa que la oruga no se quedará mucho tiempo y se moverá a una fuente de comida diferente.
Un estudio tan grande como este tiene el potencial de abrir un mundo de preguntas que piden respuestas. "Entre los genes que cambiaban cuando los insectos picaban a las plantas están los que regulan procesos como el crecimiento de las raíces, el uso del agua y otros procesos ecológicamente importantes que las plantas supervisan y controlan con cuidado", explica Schultz. "Las preguntas sobre el coste que produce a la planta que el insecto siga comiendo serían un estudio de seguimiento interesante para que los estudiantes de doctorado exploraran interacciones genéticas más profundas."
Referencia bibliográfica:
Heidi M. Appel, Howard Fescemyer, Juergen Ehlting, David Weston, Erin Rehrig, Trupti Joshi, Dong Xu, Joerg Bohlmann, Jack Schultz. Transcriptional responses of Arabidopsis thaliana to chewing and sucking insect herbivores. Frontiers in Plant Science (2014). DOI: 10.3389/fpls.2014.00565
Heidi M. Appel, Howard Fescemyer, Juergen Ehlting, David Weston, Erin Rehrig, Trupti Joshi, Dong Xu, Joerg Bohlmann, Jack Schultz. Transcriptional responses of Arabidopsis thaliana to chewing and sucking insect herbivores. Frontiers in Plant Science (2014). DOI: 10.3389/fpls.2014.00565