Papel del ácido jasmónico en la defensa de las plantas frente a los patógenos
El ácido jasmónico media la transducción de señales dependiente de Ca2+ y la inmunidad de las plantas a patógenos
Beatriz Riverón, Bioquímico farmacéutica
Los ataques de patógenos pueden causar daños significativos a los cultivos, lo que representa una amenaza mundial para el suministro de alimentos.
Con el tiempo, las plantas han desarrollado un sofisticado sistema de defensa para resistir estos ataques que depende en gran medida de la activación y expresión de numerosos genes relacionados con la defensa, que están regulados principalmente por el ácido jasmónico, una hormona de defensa.
El ácido jasmónico, desencadenante de la respuesta de defensa frente a patógenos
El ácido jasmónico actúa como un desencadenante de la respuesta de la planta a las infecciones por patógenos, lo que lleva a varios cambios fisiológicos y a la rápida iniciación de las cascadas de señalización que ayudan a prevenir los ataques.
Cabe destacar que estas respuestas no dependen únicamente de sustancias derivadas de los insectos u otros patógenos, sino que también pueden verse reforzadas o ampliadas por factores como el daño mecánico a los tejidos, el estrés abiótico y el desarrollo.
El ácido jasmónico se une al receptor COI1, aliviando los supresores de esta sustancia y activando numerosos factores de transcripción, como los miembros de la familia JAZ. Estos factores regulan los genes de ataques por herbívoros en diferentes células. La fosforilación de las proteínas JAZ mejora aún más la especificidad de la respuesta o la integración con otras señales.
Mecanismos de defensa coordinados
Algunas investigaciones sugieren que el ácido jasmónico forma un complejo con el precursor del etileno, el ácido 1-aminopropileno-1-carboxílico, lo que indica un mecanismo de defensa coordinado entre el ácido jasmónico y las vías del etileno en respuesta a la herbivoría.
En un estudio reciente, científicos descubrieron que la vía de señalización de ácido jasmónico desempeña un papel crucial en la activación de los mecanismos de defensa en Arabidopsis contra Alternaria brassicicola y Botrytis cinerea. Esta activación está mediada por el factor de transcripción WRKY75 y su gen diana ORA59. Además, ACX2 y ACX3, las enzimas que catalizan la biosintéticas del ácido jasmónico, se regulan a través de la interacción entre una proteína (CaMBP) independiente de Ca2+ y catalase. Esta interacción conduce a un aumento de los niveles de ácido jasmónico y una mayor resistencia a B. cinerea.
En las plantas de Rosa chinensis, el ácido jasmónico induce de forma constante una resistencia basal contra B. cinerea al degradar JAZ 1 y liberar RcMYB84 y RcMYB123.
El silenciamiento de los genes Ri-RcMYB84/Ri-RcMYB123 aumenta la susceptibilidad de las plantas de rosas a B. cinerea e inhibe los efectos protectores del tratamiento con ácido jasmónico, lo que confirma los roles cruciales de estos genes en las respuestas inducidas por ácido jasmónico a la infección por este hongo.
JAZ1, un represor clave de la señalización de ácido jasmónico, interactúa directamente con RcMYB84 y RcMYB123 para agotar sus reservas y el complejo JAZ1-RcMYB84 se une al promotor RcMYB123 a través de los motivos CAACTG (secuencia de ADN) para bloquear su transcripción.
Tras el tratamiento con ácido jasmónico, la expresión de RcMYB123 se desreprime y las formas libres de RcMYB84 y RcMYB123 se liberan debido a la degradación de JAZ1, activando así las respuestas de defensa de las plantas a B. cinerea.
Por otro lado, el complejo receptor JAV1-JAZ8-WRKY51 (JJW) juega un papel fundamental en este proceso. Inhibe los genes de producción de ácido jasmónico en plantas sanas, manteniendo una línea base baja para los niveles de ácido jasmónico.
Cuando un patógeno ataca la planta produce ácido jasmónico
Cuando un patógeno ataca, el influjo de calcio activa JAV1, mediante la fosforilación de una proteína dependiente de calcio, descomponiendo el complejo JJW*. Esta eliminación de la inhibición de los genes de biosíntesis de ácido jasmónico, conduce a una rápida acumulación de este compuesto y activa el sistema de defensa altamente desarrollado de la planta contra los ataques de patógenos.
Sin embargo, cuando las plantas son atacadas por insectos, un rápido influjo de calcio estimula el fosfato proteico dependiente de calcio JAV1, lo que lleva a la descomposición del complejo JJW y la activación de la producción de ácido jasmónico . Este aumento en los niveles de ácido jasmónico inicia los mecanismos de defensa de las plantas contra los insectos invasores.
Estos hallazgos arrojan luz sobre el intrincado sistema de defensa que las plantas han desarrollado para combatir las enfermedades.
* El complejo JJW inhibe la producción de ácido jasmónico en las plantas, manteniendo un nivel basal bajo de esta fitohormona promoviendo el desarrollo óptimo de la planta. Sin embargo, cuando las plantas son atacadas por insectos, un rápido influjo de calcio estimula el fosfato proteico dependiente de calcio JAV1, lo que lleva a la descomposición del complejo JJW y la activación de la producción de ácido jasmónico.
Este aumento en los niveles de JA inicia los mecanismos de defensa de las plantas contra los insectos invasores.
Estos hallazgos arrojan luz sobre el intrincado sistema de defensa que las plantas han desarrollado para combatir las enfermedades.
Fuentes
Farooq, M. A.; Ayyaz , A.; Zou, H. X.; Zhou, W.; Hannan F.; Yan, X. (2024).
Jasmonic acid mediates Ca2+ dependent signal transduction and plant immunity
Plant Science, 348: 112239.
https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2024.112239
Ren , H.; Bai , M.; Sun , J.; Liu , J.; Ren , M.; Dong , Y.; Wang , N.; Ning , G.; Wang, C. (2020).
RcMYB84 and RcMYB123 mediate jasmonate-induced defense responses against Botrytis cinerea in rose (Rosa chinensis)
Plant J, 103(5):1839-1849.
DOI: 10.1111/tpj.14871
Imagen
https://www.infoescola.com/nutricao/hortalicas/ Acceso el 23/04/2024.
