Un sobrecoste en defensas compromete el crecimiento de las plantas

MSU-DOE PLANT RESEARCH LABORATORY

   MADRID, 23 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Cambios genéticos en una planta para que se vuelva altamente resistente a los ataques de insectos compromete su crecimiento y sus capacidades procreativas, según un estudio del MSU-DOE Plant Research Laboratory.

   Los hallazgos, que se publican en PNAS, parecen apoyar un viejo paradigma llamado la compensación de crecimiento-defensa, que se explicaría así: Las plantas trabajan con un presupuesto de energía fijo. Por lo tanto, priorizan el uso de recursos dependiendo de la necesidad. Si gastan más energía en el crecimiento, sus defensas se ven comprometidas. Por otro lado, tener más capacidades de defensa penaliza el crecimiento.

   Así, las plantas en la naturaleza parecen seguir esta regla general. Cuando están estresadas por la sequía, la enfermedad o las plagas de insectos, las plantas montan respuestas defensivas, que generalmente reducen el crecimiento a un 'paso de tortuga'. Pero si las plantas tienen que crecer rápido, por ejemplo, para competir con los vecinos por la luz, sus defensas se debilitan.

   "Nuestro estudio proporciona evidencia de que las grandes inversiones en defensa necesariamente reducen la cantidad de recursos que de otra manera estarían disponibles para el crecimiento y la aptitud reproductiva", resume Qiang Guo, estudiante graduado en el laboratorio de Howe.

   El estudio se centra en el sistema de defensa contra los herbívoros, que dependen de las plantas para refugiarse y alimentarse. Si una oruga comienza a masticar una hoja, el sistema produce toxinas que la protegen, pero ante la ausencia de peligro, la planta cierra su sistema de defensa con una batería de 13 proteínas represoras, llamada JAZ, que pone los frenos en la defensa para ahorrar energía.

   Una ex post-doctora en el laboratorio de Howe, Yuki Yoshida, generó genéticamente una planta carente diez de estas 13 proteínas represoras, lo que dio como resultado una planta en modo de defensa con una sobremarcha continua. "Siguió produciendo compuestos de defensa, incluso en ausencia de amenazas. Como se esperaba, mostró una alta resistencia a los insectos --dice Guo--. Desatar este arsenal de defensa también brindó protección contra los hongos que atacan los tejidos de las plantas".

LAS PLANTAS TAMBIÉN DEBEN EQUILIBRAR LOS PRESUPUESTOS

   Por desgracia, hay consecuencias terribles para una planta extremadamente fuerte sin todas esas 'JAZ'. "Tiene una tasa de crecimiento mucho más lenta en comparación con sus contrapartes de tipo salvaje. Podemos, literalmente, ver y medir el déficit en la tasa de crecimiento por día", señala Guo.

   Las plantas también tienen un éxito reproductivo muy comprometido. Producen un tercio de semillas meno y esas semillas germinan más tarde de lo habitual. Las semillas tienden a ser más pequeñas y de menor calidad, llenas de grasas menos nutritivas y con una composición lipídica diferente.

   El equipo descartó que la fotosíntesis, que es la forma en que las plantas obtienen recursos energéticos, se viera comprometida, según puntualiza Ian Major, del laboratorio de Howe. "La planta mutada obtiene la misma cantidad de compuestos energéticos de la fotosíntesis que su contraparte natural y salvaje --dice Major--. Sin embargo, consume más energía de lo habitual. Creemos que la planta está alimentando la producción masiva y constante de compuestos de defensa, lo que aleja los recursos del crecimiento".

   Guo agrega que el uso de alta energía hace que las plantas carezcan de nutrientes. "No tiene suficiente energía para realizar otras funciones de manera óptima, como el crecimiento --explica--. Para ilustrar ese punto, alimentamos la planta con azúcar, una fuente de combustible, y recuperó parcialmente su crecimiento".

   La conclusión, según el científico, es que las proteínas JAZ ayudan a las plantas a crecer y reproducirse mediante el control de sus defensas cuando la amenaza de ataque es baja, lo que conserva energía. Dependiendo de la gravedad de la amenaza, las proteínas JAZ marcarán las defensas según sea necesario, tal vez como un interruptor de luz regulable, dice Mayor.

   El equipo de investigación destaca la importancia del esfuerzo de diez años del doctor Yoshida para eliminar las proteínas JAZ, una por una. "Nos ignoró a muchos de nosotros cuando le dijimos que era un proyecto difícil y de alto riesgo. Pero ahora, tenemos nuevas formas de pensar acerca de las plantas y cómo podemos combinar rasgos de plantas de formas nuevas y útiles", concluye Major.