Defensa de las plantas contra patógenos y herbívoros

Las plantas se enfrentan a ataques constantes de microbios y animales y se defienden con barreras en capas, un sistema inmunitario inducible y armamento químico, defensas cuya genética sustenta la resistencia a las enfermedades en la agricultura.

Definition

La defensa de las plantas es el conjunto de mecanismos estructurales, químicos y moleculares mediante los cuales las plantas resisten o limitan el daño causado por patógenos y herbívoros.

Scope

Este tema cubre las defensas constitutivas e inducidas de las plantas, el sistema inmunitario de dos capas de las plantas contra los patógenos, el modelo gen-por-gen de resistencia, las defensas contra los herbívoros, incluidos los disuasivos químicos y las defensas indirectas, y cómo se utiliza la diversidad de defensas en la protección de los cultivos.

Core questions

• ¿Cómo reconoce y responde el sistema inmunitario de las plantas a los patógenos?
• ¿Cuál es la base gen-por-gen de la resistencia a las enfermedades?
• ¿Cómo se defienden las plantas de los herbívoros, directa e indirectamente?

Key theories

Inmunidad vegetal de dos capas

Las plantas detectan moléculas microbianas conservadas en la superficie celular para una primera capa de inmunidad y utilizan receptores intracelulares para reconocer los efectores de los patógenos para una segunda capa más fuerte, que a menudo culmina en la muerte celular localizada.

Resistencia gen-por-gen y diversidad

La resistencia a menudo sigue una relación gen-por-gen entre un gen de resistencia de la planta y un gen de avirulencia del patógeno, y el despliegue de una resistencia diversa en un cultivo puede suprimir la enfermedad en el campo.

Mechanisms

La inmunidad de las plantas comienza cuando los receptores de reconocimiento de patrones de superficie detectan patrones moleculares asociados a microbios conservados, lo que desencadena defensas basales. Los patógenos exitosos entregan efectores para suprimir esta respuesta, pero las plantas poseen receptores intracelulares de nucleótidos de repetición rica en leucina que reconocen efectores específicos —la base molecular de la resistencia gen-por-gen— y montan una fuerte respuesta que a menudo incluye la reacción hipersensible de muerte celular y la resistencia sistémica adquirida. Contra los herbívoros, las plantas despliegan barreras físicas y metabolitos secundarios tóxicos o disuasorios, y pueden liberar volátiles que atraen a los enemigos naturales del herbívoro atacante.

Clinical relevance

Las enfermedades de las plantas y los daños por plagas causan grandes pérdidas de cultivos, por lo que la comprensión de la defensa es fundamental para el mejoramiento de variedades resistentes y las estrategias integradas —incluido el despliegue de diversidad genética— que reducen la dependencia de los pesticidas al tiempo que protegen los rendimientos.

History

Flor formuló la hipótesis gen-por-gen a partir de estudios de la roya del lino en las décadas de 1940 y 1950; la clonación molecular de genes de resistencia y el posterior reconocimiento de un sistema inmunitario de dos capas, junto con estudios de campo sobre el control basado en la diversidad, construyeron la comprensión moderna de la defensa de las plantas.

Key figures

• Harold Flor
• Jonathan Jones
• Jeffery Dangl

Seminal works

• buchanan2015
• zhu2000

Frequently asked questions

¿Tienen las plantas un sistema inmunitario?

Sí; aunque las plantas carecen de células inmunitarias móviles y anticuerpos, poseen un sistema inmunitario innato que reconoce los patógenos a través de receptores de la superficie celular e intracelulares y responde con defensas que incluyen la muerte celular localizada y la resistencia sistémica.

¿Cómo puede la siembra de variedades diversas reducir las enfermedades de los cultivos?

La mezcla de variedades con diferente resistencia limita la propagación de un patógeno, porque una cepa capaz de infectar una variedad encuentra plantas resistentes cerca; los experimentos de campo en arroz mostraron que dicha diversidad puede reducir drásticamente la enfermedad y la necesidad de fungicidas.