Resistencia a las enfermedades de las plantas.
Resistencia a las enfermedades de las plantas.
Las plantas tienen una serie de mecanismos de defensa mediante los cuales pueden resistir las tensiones bióticas o abióticas que pueden causar su muerte o inhibir su crecimiento. Dichos mecanismos se denominan resistencia.
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Las plantas, los principales productores en todas las cadenas alimentarias, son asediadas por una gran cantidad de agentes biológicos a lo largo de sus ciclos de vida. Cada especie de planta es atacada por al menos cien tipos diferentes de micoplasmas, virus, bacterias, hongos, nematodos e insectos.
Además, los patrones climáticos regionales cambian, y las plantas a menudo se enfrentan a condiciones ambientales desfavorables como el calor, la sequía o el frío. Las plantas deben lidiar con los productos químicos utilizados por las personas para tratar con plantas no deseadas. Estos herbicidas están diseñados para matar la planta o restringir su crecimiento.
Cuando las plantas están expuestas al estrés biótico o abiótico, pueden ocurrir diversos grados de daño, pero muchas plantas logran protegerse. Colectivamente, sus mecanismos de defensa conforman lo que se conoce como resistencia de la planta.
Aunque todas las plantas poseen algún medio de defensa contra el estrés, el término planta resistente generalmente se reserva para variedades que tienen la capacidad de producir una cosecha más grande de fruta de buena calidad que otras variedades sometidas a las mismas condiciones de estrés.
Tipos de resistencia
La resistencia a menudo se clasifica de acuerdo con su intensidad. Un cultivar inmune es uno que nunca será consumido o dañado por un estrés particular bajo ninguna condición.
Pocos cultivares, si los hay, se consideran inmunes a factores bióticos o abióticos que se sabe que inducen estrés en otros cultivares de la misma especie vegetal. Un cultivar de alta resistencia es aquel que exhibe un daño leve por un agente estresante biótico o abiótico específico bajo un conjunto de condiciones.
Un cultivar de baja resistencia es aquel que demuestra menos daño por un agente estresante que el promedio de la especie. Los cultivares susceptibles y altamente susceptibles muestran un daño creciente por un agente biótico o abiótico mayor que el promedio de la especie.
La resistencia también varía según las condiciones ambientales, el control genético, el número de plagas y la edad de la planta. La resistencia múltiple se refiere a cultivares que son factores múltiples resistentes. La resistencia en condiciones de campo (llamada resistencia de campo) puede ser considerablemente diferente de la resistencia observada en el laboratorio o en el invernadero.
La resistencia puede ser controlada por un solo gen (monogénico), por unos pocos genes (oligogénicos) o por muchos genes (poligénicos). Los términos “resistencia horizontal” o “resistencia general” se usan cuando se describe la resistencia que se expresa por igual contra todos los biotipos de una especie de plaga, y “resistencia vertical” o “resistencia específica” se refiere a la resistencia expresada solo contra algunos de los biotipos. de una especie de plaga.
La resistencia puede expresarse en cualquier etapa del ciclo de vida desde la plántula hasta la madurez. En ocasiones, las plantas huésped pueden pasar rápidamente por una etapa de crecimiento particularmente susceptible, evitando así la infestación por una gran cantidad de plagas.
Mecanismos de resistencia
Los mecanismos de resistencia de las plantas generalmente se agrupan en tres categorías principales: tolerancia, no preferencia y antibiosis. La tolerancia es la suma de todas las respuestas de las plantas que le dan a la especie la capacidad de soportar un grado particular de estrés. El término “tolerancia” es particularmente aplicable a los mecanismos de resistencia asociados con las tensiones ambientales.
Las plantas comúnmente desarrollan tolerancias al estrés como el calor, el frío, la sequía o la sal. La no preferencia es un fenómeno en el cual la planta es simplemente ignorada por una plaga particular. La planta no tiene comida ni refugio para ofrecer la plaga y no es apta para la puesta de huevos; por lo tanto, la planta no es un huésped potencial.
Antibiosis se refiere a un mecanismo en el cual la planta ejerce alguna acción perjudicial sobre la plaga. Por ejemplo, la planta puede producir una sustancia que inhibe alguna función esencial de la biología de la plaga, como la reproducción o el desarrollo, que generalmente conduce a la muerte de la plaga.
Defensas estructurales
Tanto las defensas estructurales como las bioquímicas pueden ser preexistentes o inducidas por el estrés. Las estructuras de defensa preexistentes incluyen las superficies cerosas de muchas hojas, el grosor de la cutícula que cubre las células epidérmicas, las características de las aberturas en la planta y el grosor y la dureza de las paredes celulares de las células de la planta.
Después de que una plaga invade una planta, los cambios inducibles en la estructura pueden proporcionar cierto grado de defensa. Después de la invasión de plagas como hongos, bacterias, virus y nematodos, algunas plantas formarán capas de tejido de corcho que sellarán a los organismos invasores y evitarán que lleguen al resto de la planta.
Otras estrategias de defensa estructural incluyen la formación de estructuras llamadas tílides para sellar el tejido vascular infectado o el depósito de encías alrededor de las lesiones. Tanto las tílides como los depósitos de goma evitan la propagación del agente. En algunos casos, las plantas formarán capas de abscisión que sellarán una sección de la hoja y harán que muera junto con la plaga.
Defensas bioquímicas
Aunque las barreras estructurales proporcionan cierto grado de defensa contra los organismos invasores, los productos químicos producidos por la planta durante o después de la inducción del estrés parecen ser mucho más importantes para conferir resistencia.
Existen varios sistemas de defensa bioquímica preexistentes. Aunque las plantas no producen anticuerpos contra plagas invasoras específicas, parece estar funcionando algún tipo de respuesta inmunológica.
Las plantas que son resistentes a patógenos específicos no contienen los antígenos, químicos que inducen la respuesta de resistencia, que se encuentran en las plantas susceptibles. Algunos cultivares mantienen la resistencia al limitar la producción de ciertos químicos que son nutrientes esenciales para los patógenos invasores.
Otros mecanismos de defensa preexistentes incluyen la presencia en las células de las plantas de sustancias químicas que inhiben el crecimiento de una plaga invasora o la liberación en el medio ambiente de sustancias químicas que inhiben o eliminan los posibles patógenos.
Cuando se lesiona por un agente biótico, químicos o factores ambientales, las plantas responden con una serie de reacciones bioquímicas destinadas a limitar la lesión y curarla. Esta respuesta es mucho más pronunciada en plantas resistentes que en plantas susceptibles.
La respuesta bioquímica al estrés muestra una tremenda variación. Muchas plantas resistentes responden a una invasión de plagas liberando fenólicos u otros compuestos tóxicos. Los hongos producen un grupo de sustancias tóxicas llamadas fitoalexinas en respuesta a una invasión.
Muchas plantas responden al estrés mediante la síntesis inducida de proteínas y otras enzimas que forman una capa inmune alrededor del sitio infectado. Cuando las plantas resistentes se enfrentan al estrés oxidativo que generalmente acompaña al estrés inducido por el medio ambiente, aumentan la producción de enzimas antioxidantes.
Las enzimas producidas por los organismos invasores a menudo son responsables del daño sufrido por la planta huésped, pero algunas plantas resistentes producen sustancias que resisten o inactivan estas enzimas.
Algunos organismos invasores producen toxinas que dañan la planta huésped, y las plantas resistentes a estos organismos generalmente producen químicos que desintoxican las toxinas. Otras plantas desarrollan resistencia alterando ciertas vías bioquímicas o iniciando una respuesta hipersensible.
Resistencia de ingeniería genética
Con el advenimiento de la tecnología del ADN recombinante (ácido desoxirribonucleico) en la década de 1970, el desarrollo de nuevos rasgos como la resistencia ya no se limitó a la mutación o la selección natural de un conjunto limitado de genes.
Los científicos desarrollaron por primera vez animales y plantas transgénicos a principios de la década de 1980, y la industria ha hecho un uso generalizado de organismos genéticamente modificados. A pesar de las aplicaciones beneficiosas, los riesgos potenciales y los problemas éticos asociados con la tecnología han generado controversia.
La ingeniería genética se ha utilizado ampliamente en la agricultura. Los productos de organismos modificados se utilizan para proteger las plantas de las heladas y los insectos. En 1986, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Aprobó el lanzamiento de la primera planta de cultivo modificada genéticamente; A fines de la década de 1990, más de mil personas habían sido probadas en el campo.
Las plantas se han diseñado para resistir enfermedades, sequías, heladas, insectos y herbicidas, así como para mejorar el valor nutricional o el sabor de los alimentos.
