La sistemina es una hormona peptídica vegetal que desempeña un papel crucial en el mecanismo de defensa de la planta contra las enfermedades. Como proveedor de Systemin, he sido testigo de primera mano del creciente interés en esta extraordinaria molécula y sus efectos de gran alcance sobre la resistencia de las plantas. En este blog profundizaré en los diversos efectos de Systemin sobre la resistencia de las plantas a las enfermedades, destacando su importancia en la agricultura moderna y la protección vegetal.
Systemin: una descripción general
La systemina se descubrió por primera vez en las plantas de tomate a principios de los años 1990. Es un pequeño polipéptido que consta de 18 aminoácidos. Este péptido se sintetiza en respuesta a una herida o un ataque de patógenos y actúa como una molécula de señalización para activar las respuestas de defensa de la planta. Cuando una planta sufre daño, Systemin se libera del lugar de la lesión y viaja a través del floema a otras partes de la planta, desencadenando una respuesta de defensa sistémica.
Activación de la Defensa - Genes Relacionados
Uno de los efectos principales de Systemin sobre la resistencia de las plantas es la activación de genes relacionados con la defensa. Cuando Systemin se une a su receptor en la membrana celular de las células vegetales, inicia una compleja cascada de señalización. Esta cascada implica la activación de proteínas quinasas y la producción de segundos mensajeros como el ácido jasmónico (JA). El JA es un regulador clave de las respuestas de defensa de las plantas y se sabe que induce la expresión de una gran cantidad de genes relacionados con la defensa.
Estos genes relacionados con la defensa codifican proteínas con diversas funciones. Algunos de ellos participan en la síntesis de compuestos antimicrobianos, como las fitoalexinas. Las fitoalexinas son metabolitos secundarios de bajo peso molecular que tienen fuertes propiedades antibacterianas y antifúngicas. Por ejemplo, en las plantas de tomate, los genes relacionados con la activación de defensa inducida por Systemin conducen a la producción de glicoalcaloides, que son tóxicos para muchos patógenos.
Otros genes relacionados con la defensa codifican proteínas que participan en el refuerzo de la pared celular vegetal. La pared celular es la primera línea de defensa contra los patógenos. La activación mediada por sistemina de genes relacionados con la biosíntesis de la pared celular puede conducir a la deposición de polímeros adicionales como lignina y callosa, lo que hace que la pared celular sea más resistente a la penetración de patógenos.
Inducción de inhibidores de proteasa
Otro efecto importante de Systemin es la inducción de inhibidores de proteasa. Los inhibidores de proteasas son proteínas que pueden inhibir la actividad de las proteasas producidas por patógenos. Muchos patógenos, especialmente insectos y hongos, dependen de las proteasas para descomponer las proteínas vegetales para su crecimiento y supervivencia. Al inducir la producción de inhibidores de proteasa, Systemin puede interrumpir eficazmente la alimentación y el crecimiento de estos patógenos.
En las plantas de tomate, el tratamiento con Systemin provoca un aumento significativo de los niveles de inhibidores de proteasa en las hojas. Estos inhibidores pueden unirse a las proteasas de los insectos, impidiéndoles digerir las proteínas vegetales. Como resultado, el crecimiento y desarrollo de los insectos se ven gravemente afectados y se reduce su capacidad para causar daños a la planta.
Resistencia sistémica adquirida (SAR)
Systemin también juega un papel en el desarrollo de la resistencia sistémica adquirida (SAR). SAR es un mecanismo de resistencia duradero y de amplio espectro en las plantas. Cuando una planta es infectada localmente por un patógeno, puede desarrollar resistencia no sólo en el sitio de la infección sino también en otras partes de la planta. Systemin participa en el proceso de señalización que desencadena el SAR.
La liberación de Systemin desde el lugar de la infección conduce a la producción de moléculas de señalización que se transportan por toda la planta. Estas moléculas activan la expresión de genes implicados en SAR, como los genes relacionados con la patogénesis (PR). Las proteínas PR tienen diversas funciones, incluidas actividades antibacterianas, antifúngicas y antivirales. La activación de genes PR en partes distantes de la planta puede mejorar la resistencia general de la planta a una amplia gama de patógenos.
Impacto en el microbioma vegetal
Además de afectar directamente las respuestas de defensa de la planta, Systemin también puede tener un impacto en el microbioma de la planta. El microbioma vegetal consta de una comunidad diversa de microorganismos que viven sobre y dentro de la planta. Algunos de estos microorganismos son beneficiosos para la planta, brindándole protección contra patógenos, mientras que otros pueden ser patógenos.
Las respuestas de defensa inducidas por sistemina pueden alterar la composición y actividad del microbioma de la planta. Por ejemplo, la producción de compuestos antimicrobianos en respuesta a Systemin puede reducir la población de microorganismos patógenos. Al mismo tiempo, Systemin también puede promover el crecimiento y la actividad de microorganismos beneficiosos. Algunas bacterias beneficiosas pueden interactuar con las vías de señalización de defensa de la planta y mejorar la resistencia de la planta a las enfermedades. Al modular el microbioma de la planta, Systemin puede contribuir indirectamente a la salud general de la planta y a su resistencia a las enfermedades.
Aplicaciones en agricultura
Los efectos de Systemin sobre la resistencia de las plantas a las enfermedades tienen implicaciones importantes para la agricultura. Como proveedor de Systemin, he observado una demanda creciente de productos basados en Systemin en el mercado agrícola. Estos productos se pueden utilizar de diversas formas para mejorar la salud de las plantas y reducir el uso de pesticidas químicos.
Una aplicación es el uso de Systemin como biopesticida. Al rociar Systemin sobre las plantas, los agricultores pueden activar los mecanismos de defensa naturales de las plantas, haciéndolas más resistentes a las enfermedades. Este enfoque es más respetuoso con el medio ambiente que los pesticidas químicos tradicionales, ya que se basa en el propio sistema de defensa de la planta en lugar de introducir productos químicos tóxicos externos.
Otra aplicación es el fitomejoramiento. Los científicos pueden utilizar el conocimiento de las respuestas de defensa mediadas por Systemin para desarrollar nuevas variedades de plantas con mayor resistencia a las enfermedades. Al introducir genes relacionados con la señalización de Systemin o genes relacionados con la defensa inducidos por Systemin en plantas de cultivo, los obtentores pueden crear plantas que sean más resistentes a los patógenos.
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Conclusión
En conclusión, Systemin es una poderosa molécula que tiene múltiples efectos sobre la resistencia de las plantas a las enfermedades. Activa genes relacionados con la defensa, induce la producción de inhibidores de proteasa, promueve la resistencia sistémica adquirida y modula el microbioma de la planta. Estos efectos hacen de Systemin una herramienta valiosa en la agricultura para mejorar la salud de las plantas y reducir el impacto de las enfermedades.
Como proveedor de Systemin, me comprometo a ofrecer productos Systemin de alta calidad para satisfacer las necesidades de investigadores y agricultores. Si está interesado en comprar Systemin o aprender más sobre sus aplicaciones, no dude en contactarnos para conversar sobre la adquisición. Esperamos trabajar con usted para contribuir al desarrollo de la agricultura sostenible.
Referencias
- Pearce, G., Strydom, D., Johnson, S. y Ryan, CA (1991). Un polipéptido de las hojas de tomate induce la síntesis de inhibidores de proteinasa inducida por heridas. Ciencia, 253(5021), 895 - 898.
- Howe, GA y Jander, G. (2008). Inmunidad de las plantas a los insectos herbívoros. Revisión anual de biología vegetal, 59, 41 - 66.
- Pieterse, CM, Van der Does, D., Zamioudis, C., Leon - Reyes, A. y Van Wees, SC (2012). Modulación hormonal de la inmunidad vegetal. Revisión anual de biología celular y del desarrollo, 28, 489 - 521.