Las plantas convierten la luz en azúcares. Así, desde el punto de vista de un patógeno, una planta es una excelente fuente de nutrientes y agua, siendo un huésped ideal para llevar a cabo su ciclo de vida. Para defenderse exitosamente contra los patógenos, en las plantas ha evolucionado un sistema de vigilancia y defensa extremadamente complejo que llamamos “sistema inmune”, que hace posible afrontar las amenazas que impone el ambiente.
Esto expone a las plantas a un dilema existencial de “crecer o defenderse”, ya que los azúcares que genera en la fotosíntesis y los nutrientes minerales son limitados. La planta debe elegir entre invertirlos en crecer o potenciar el sistema inmune para defenderse de los patógenos que la amenazan.
Tipos de patógenos
Entre los organismos considerados patogénicos, podemos encontrar: hongos, bacterias, virus, oomicetes (organismos similares a los hongos), nematodos (vulgarmente llamados gusanos) y artrópodos (por ejemplo: insectos y arácnidos).
Estos patógenos pueden relacionarse de diferentes formas con las plantas y estas interacciones reciben el nombre de “interacción biótica”. En base a esta clasificación, los patógenos pueden ser:
Biotróficos: Viven todo su ciclo de vida en la planta sin matar a la misma. El daño que producen es pequeño pero sostenido en el tiempo, lo que representa un problema. Entre estos podemos encontrar a los nematodos, gran parte de los virus, hongos como el Powdery Mildew y algunas bacterias. Este tipo de patógenos son los más difíciles de erradicar, siendo en algunos casos imposible.
Necrotróficos: Durante su ciclo de vida matan a la planta y colonizan sus tejidos muertos. Son los responsables de generar podredumbres en las plantas. Entre estos podemos encontrar hongos como Botrytis y bacterias como Erwinia. Este tipo de patógenos son controlables una vez detectados, pero poseen gran velocidad de proliferación de la infección y generación de daño, con lo que la detección a tiempo es crucial.
Hemibiotróficos: Comienzan la infección comportándose como biotróficos y cuando colonizan gran parte de la planta, cambian su comportamiento a necrotrófico, generando la muerte de esta. Entre estos encontramos oomicetes como Phytophtora infestans. Son difíciles de detectar en su etapa biotrófica, dificultando su tratamiento.
Todos estos organismos patogénicos se consideran una “plaga” cuando representan una amenaza para el rendimiento del cultivo. Por lo tanto, día a día el sistema inmune se ocupa de mantenerlos a raya para que las plantas puedan desarrollarse eficientemente.
El sistema inmune
El sistema inmune de las plantas puede dividirse en dos: el sistema inmune preformado y el innato. El primero (también llamado “no específico”), abarca todas las barreras de defensa que posee una planta y que no presentan especificidad por un patógeno en particular.
Las células vegetales, a diferencia de las animales, están rodeadas por una pared celular conformada por una mezcla compleja de moléculas que son secretadas por la célula y luego son organizadas para formar una malla elástica muy resistente para protección y soporte estructural. La pared está compuesta principalmente de celulosa , así como de otras sustancias cerosas y gomosas. Para infectar las células, un patógeno debe ser capaz de romper esta barrera.
A su vez, las plantas pueden poseer en su superficie (epidermis) compuestos antimicrobianos, principalmente de la familia de las Saponinas que poseen propiedades desinfectantes, estas rompen las paredes y membranas de los patógenos cuando entran en contacto con la planta. También podemos encontrar compuestos antimicrobianos inactivos, como por ejemplo moléculas de la familia de los Glucosinolatos.
La respuesta del sistema inmune a un ataque
El daño celular producido por un patógeno hace que se liberen enzimas de la célula al medio. Algunas de estas enzimas procesan las moléculas de glucosinolato para dar lugar a moléculas altamente tóxicas para los patógenos.
Estas barreras son muy eficientes para ahuyentar patógenos masticadores y succionadores, como algunos artrópodos y nematodos. Los tricomas glandulares son parte de estas defensas preformadas, estos se rompen ante un ataque liberando una resina gomosa que se pega en el insecto, dificultando que genere más daño a la planta.
Sistema inmune inducible
Si un patógeno atraviesa estas barreras preformadas, se enfrentará al sistema inmune innato (también llamado sistema inmune inducible). Todas las células vegetales contienen en su superficie y en su interior una serie de proteínas que funcionan como sensores que detectan específicamente a los patógenos, permitiendo a la planta determinar si está siendo atacada por un virus, una bacteria, un hongo u otro tipo de organismo.
Estas proteínas están especializadas en el reconocimiento de proteínas que emplea el patógeno para infectar la planta, por lo que evolutivamente se ha generado una “carrera armamentística” en la cual los patógenos generan nuevas herramientas para infectar, que obligan a las plantas a generar nuevas herramientas de detección.
Una vez detectada la amenaza, comienza una respuesta inmune de tres pasos:
1- Respuestas inmediatas: Ocurren en las células afectadas, estas incluyen la síntesis de compuestos tóxicos para eliminar al patógeno. Por lo general, estas respuestas concluyen con lo que se denomina “Respuesta hipersensible”, que es una muerte celular controlada que evita que el patógeno infecte la célula en cuestión.
2- Respuestas locales: Estas respuestas ocurren en el tejido que está siendo atacado, incluyen la síntesis de compuestos tóxicos para el patógeno y proteínas de defensa, así como fortificación de las paredes celulares. En esta respuesta se producen las hormonas vegetales del sistema inmune: Acido Salicílico, Etileno y Acido Jazmónico, que se encargarán de orquestar las defensas en toda la planta.
3- Respuesta sistémica: Las hormonas sintetizadas en el tejido afectado serán transportadas por toda la planta llevando así una señal de advertencia. En este momento toda la planta comenzará a producir sustancias tóxicas y proteínas de defensa para contener un posible ataque del patógeno detectado.
Mensajes de alerta entre plantas
Desde hace tiempo, se sabe que las plantas emiten una gran variedad de compuestos orgánicos volátiles (Volatile organic compounds, VOCs), que son responsables de los aromas que podemos percibir en las plantas. Entre los VOCs encontramos terpenos, fenólicos, taninos y hormonas como metil salicilato, metil jasmonato (derivadas del ácido salicílico y jasmónico) y etileno.
En 1983, un grupo de científicos (Baldwin IT y Schultz JC) reportó que el daño por patógenos herbívoros en hojas de álamo y arce inducía un cambio rápido en el perfil de VOCs que además de inducir la activación de las defensas hacía que plantas vecinas que no estaban siendo atacadas también activaran sus defensas.
Esto los llevó a sugerir que las plantas dañadas emitían un mensaje codificado en los VOCs generados, que era percibido por las vecinas y tomado como señal de alarma de patógenos en el área. Llamaron a este fenómeno “árboles parlantes” (Talking Trees). Más tarde, en 2002 ellos mismos lograron confirmar esta hipótesis, abriendo un campo completamente nuevo de investigación de Biología Vegetal.
Cómo fortalecer el sistema inmune con aspirinas
La hormona responsable de dar aviso a toda la planta de ataques patogénicos de virus, bacterias y hongos es el Ácido Salicílico. Esta hormona es el componente activo de la Aspirina (Ácido Acetilsalicílico), descubierta en la corteza de sauces y empleada medicinalmente desde el 2000 A.C.
Si aplicamos una solución de Acido Acetilsalicílico a la planta, esta interpretará que algún tejido de la misma está bajo ataque. Esto inducirá la producción de defensas para impedir que la infección se propague al resto de la planta.
Para preparar la solución se debe disolver un cuarto de aspirina de 500 mg de Ácido Salicílico en 1 litro de agua. Se puede aplicar con un algodón embebido sobre las hojas o con un rociador de tipo spray. De esta forma se inducen las defensas en ausencia de infección, lo que aumenta el nivel basal de resistencia de la planta.
Si se observa amarillamiento de la hoja (clorosis) es que el estímulo ha sido excesivo, con lo cual se debe suspender la práctica. Un tratamiento extremadamente prolongado, hará que la planta gaste mucha energía en mantener las defensas altas, esto puede ser perjudicial para el desarrollo, inhibiendo el crecimiento de hojas y raíces, así como generando inflorescencias pequeñas.
Para plantas en estadios jóvenes se puede realizar dos veces por mes, mientras que para plantas ya florecidas se puede aplicar entre 1 o 2 veces por semana, una vez que ya se desarrollaron las inflorescencias.