Investigadores de la Universidad de Warwick han realizado un descubrimiento revolucionario sobre cómo las plantas coordinan sus respuestas inmunitarias. Utilizando una innovadora herramienta de imagen en vivo, han identificado que las plantas movilizan sus defensas inmunológicas mucho antes de lo que se había creído durante décadas.
Según el estudio publicado en Nature Plants, las plantas utilizan un mecanismo de señalización temprana, previamente pasado por alto, para activar su respuesta inmune. A diferencia de los animales, que pueden recurrir a células inmunitarias especializadas o anticuerpos, las plantas están fijas en el suelo y deben ser capaces de responder a ataques de virus patógenos, bacterias, hongos o plagas de insectos desde cada una de sus células.
Cuando son atacadas, las plantas inician rápidamente respuestas defensivas en el sitio del desafío, pero también pueden activar respuestas inmunitarias en tejidos distantes no infectados para proteger al resto de la planta. Este proceso se conoce como Resistencia Adquirida Sistémica (SAR).
Un nuevo enfoque sobre la resistencia adquirida sistémica
Durante décadas, se ha entendido que la SAR depende de la molécula señalizadora ácido salicílico, respaldada por el ácido N-hidroxipipecólico, para ejecutar y mantener una protección inmune duradera en toda la planta. Estas moléculas se sintetizan tras la infección y se acumulan gradualmente en tejidos lejanos no infectados.
Sin embargo, el equipo de Warwick ha demostrado que antes de que se establezca esta defensa centrada en el ácido salicílico, las plantas despliegan un sistema de comunicación mucho más rápido: una ola de señales inmunitarias dependientes de jasmonato que se propaga a través de la planta en solo unas pocas horas, iniciando la SAR mucho antes que las medidas clásicas activadas por SAR.
“Lo que mostramos aquí es que la inmunidad a nivel de toda la planta se activa mucho más rápido de lo que habíamos imaginado”, afirmó el profesor Murray Grant, presidente Elizabeth Creak en Seguridad Alimentaria en la Universidad de Warwick y autor principal del estudio. “La clásica SAR basada en ácido salicílico sigue siendo vital, pero nuestro trabajo revela un nuevo sistema de alerta temprana impulsado por jasmonatos —hormonas que anteriormente se pensaban suprimirían la respuesta inmune basada en ácido salicílico.”
Nuevas herramientas para visualizar respuestas inmunitarias
Para descubrir esta fase temprana oculta del SAR, los investigadores desarrollaron un nuevo reportero vinculado al jasmonato llamado JISS1:LUC, que funciona como un rastreador molecular para esta activación inmune temprana. Esta herramienta les permitió visualizar señales inmunitarias moviéndose desde hojas infectadas hacia hojas no infectadas en tiempo real.
Este temprano proceso de señalización había permanecido oculto hasta ahora porque los enfoques tradicionales detectan respuestas inmunitarias durante o después de que las defensas sistémicas estén completamente establecidas, midiendo marcadores moleculares clásicos o el propio SA mucho después del desarrollo de estas señales impulsadas por jasmonato.
“Los resultados apuntan a una estrategia SAR multifásica. Los jasmonatos dan la alarma”, explicó la doctora Erin Stroud, investigadora postdoctoral en la Escuela de Ciencias Biológicas de Warwick y coautora principal. “Coordinan una señal inmune rápida y móvil, alertando a toda la planta sobre problemas inminentes.”
Perspectivas prometedoras para la protección agrícola
Sorpresivamente, el equipo también descubrió que la señalización por jasmonato es necesaria para sustentar la señalización eléctrica a nivel vegetal, similar a las señales vinculadas previamente a respuestas ante heridas y herbívoros.
“Estas señales eléctricas son similares a aquellas provocadas por herbivoría y requieren una señalización funcional por jasmonato para permitir esta rápida comunicación a larga distancia”, destacó la doctora Emily Breeze, profesora asistente en Warwick y coautora principal. “Nuestro sistema reportero JISS1:LUC es una excelente herramienta para visualizar la iniciación temprana del SAR basado en jasmonato en tiempo real.”
El hallazgo revela nuevas posibilidades para diseñar cultivos que respondan más rápidamente a infecciones, limitando así la propagación de enfermedades y pérdidas agrícolas. Esto resulta especialmente relevante bajo condiciones donde los patógenos se dispersan rápidamente o cuando las plantas enfrentan múltiples amenazas simultáneamente.
El profesor Grant concluyó: “Este trabajo no solo redefine nuestra comprensión sobre la inmunidad sistémica vegetal sino que entender los mecanismos comunes del SAR nos brinda una ventaja única para diseñar estrategias bioingenieriles que proporcionen resistencia amplia frente a diversas enfermedades.”
El artículo ‘Rapid local and systemic jasmonate signaling drives initiation and establishment of plant systemic immunity’ está publicado en Nature Plants.
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