Nuevos productos para la biodefensa efecto SAR Álvaro Vargas P. Ingeniero Agronómo Departamento Técnico AgroConnexion Ltda. Las plantas han desarrollado en el curso de su evolución los más variados mecanismos de defensa contra hongos, bacterias, virus, insectos, incluso animales herbívoros. Durante su interacción con un agente exógeno, éstas no permanecen pasivas sino que más bien activan un complejo mecanismo de defensa. 32 Berries &Cherries Mercado - Empresa Ciertas características propias de las plantas constituyen las barreras de defensa Pasivas o pre constituidas, las cuales operan de manera constante y están relacionadas a ciertas herramientas de naturaleza química y estructural. Como ejemplos de barreras estructurales se puede encontrar: el engrosamiento mediante acumulación de ceras hidrofóbicas en hojas y frutos, disminución de la apertura estomática y su capacidad de plasticidad protectora, incrustaciones de lignina en las paredes celulares y producción de suberina. Por su parte, las barreras químicas están determinadas por la producción de una gran variedad de sustancias tóxicas, entre las que se encuentran: reservas de compuestos antimicrobianos como alcaloides, fenoles simples, polifenoles, aceites esenciales, terpenos (fitoalexinas o antibióticos) entre otros. Sin embargo, algunos patógenos pueden entrar al organismo por aperturas naturales, como lenticelas o por zonas de ruptura de la cutícula producidas generalmente por daño mecánico. En estos casos las plantas activan un mecanismo de sistema de defensa con el fin de detener la infección. A este segundo sistema de defensa se le denomina: barreras de defensa activas o post-infección, las cuales son activadas una vez que ocurre el contacto con el patógeno y actúan mediante una serie de eventos metabólicos que modifican el estado fisiológico de la planta, otorgándole una mejor condición para hacer frente a un ataque. Mecanismos de respuestas activa de las plantas resistentes. La respuesta primaria se localiza en células que se encuentran en contacto directo con el patógeno, donde se produce una necrosis localizada del tejido lo que bloquea el avance del patógeno. En este caso la planta sacrifica un cierto número de células para poder sobrevivir. Tal reacción está dada por la acción de potentes agentes oxidantes (reactivas al oxígeno), óxido nitroso (NO), ácido jasmónico y sus derivados (JA), además de otros antibióticos y fitoalexinas. Un ejemplo de éste tipo de respuesta es la “Reacción de hipersensibilidad” (Hypersensitive reaction, HR) que se produce mediante la activación por elicitores, los cuales son liberados por el patógeno al medio o expuestos sobre la superficie del mismo. Éstos, actúan como moléculas señaladoras y son reconocidas por el huésped estimulando la respuesta de defensa en las plantas. El rápido reconocimiento de los elicitores da lugar a la incompatibilidad y por lo tanto a la resistencia. En los tejidos que rodean al sitio de entrada del patógeno se genera la respuesta secundaria, donde ocurre una reacción denominada: Resistencia localizada adquirida (Local Acquired Resistance, LAR), en estos tejidos se acumulan sustancias reactivas al oxígeno, principalmente ácido salicílico y algunas hormonas en concentraciones más bajas que en las células infectadas. Estos compuestos provocan la activación de un gran número de genes de defensa con la consecuente producción de fitolaexinas, compuestos antibióticos y fenoles precursores de la lignina. En segundo lugar, se codifican proteínas estructurales de la pared, enzimas destoxificadoras que protegen el tejido vegetal y por último, una serie de enzimas que degradan la pared de hongos y bacterias. En los tejidos distantes al sitio de infección se produce la respuesta terciaria, denominada Resistencia Sistémica Adquirida (Systemic Acquired Resistance, SAR) (Figura 1). Esta respuesta está fundamentalmente destinada a proteger o inmunizar el resto de la planta frente a una potencial segunda infección por el mismo u otro agente patógeno. La efectividad de la resistencia adquirida puede evidenciarse experimentalmente al infectar el tejido sistémico de una planta sometida a una infección primaria. Lo interesante de esta resistencia sistémica es que no es específica para el patógeno que produjo la infección primaria. Por ejemplo, la resistencia SAR provocada por una infección primaria por un virus es igualmente eficiente para contrarrestar una infección secundaria producida por un hongo o una bacteria. Cabe destacar que la activación de la batería de genes de defensa permite proteger a los tejidos sistémicos durante varias semanas después de la infección primaria. Teniendo en consideración la puesta en marcha de este conjunto de reacciones, se puede hablar de una verdadera explosión oxidativa (oxidative burst). La clave que lleva a la planta a desencadenar este conjunto de eventos para producir la respuesta de defensa activa es el reconocimiento del patógeno por la célula vegetal, en la fase de respuesta primaria. Figura 1. Mecanismos de defensa activados por el patógeno. El esquema muestra las reacciones de defensa que ocurren en las células infectadas (reacción de hipersensibilidad, HR), en el tejido vecino al sitio de infección (resistencia local adquirida, LAR) y en los tejidos distantes al sitio de infección (resistencia sistémica adquirida, SAR). SAR (Resistencia sistémica adquirida) - reconocimiento R-Avr - estallido oxidativo (H2O2) - Etileno, JA, NO - expresión genes defensa - SA - muerte celular SAR (Resistencia local adquirida) - detección señales desde sitio infección - H2O2 etileno, JA - SA - protección fitoalexinas - expresión genes defensa - resistencia Mercado - Empresa RH (reacción hipersensibilidad) - detección señales desde sitio infección - micro estallidos oxidativos (H2O2) - SA - expresión genes defensa - resistencia Berries &Cherries Patógeno 33 Nuevos Productos para la Biodefensa AgroConnexion Ltda. ha trabajado desde siempre en el desarrollo de productos con la finalidad de mejorar la calidad y rendimiento de los cultivos. Introdujo en Chile el producto KAMAB-26 S®, formulado para el control de fisiopatías nutricionales y con efecto SAR (Systems Acquired Resistance). Este producto se ha constituido a lo largo de los años, en la única alternativa para el control de palo negro y bayas acuosas en uva de mesa. Posteriormente a través de su representado, IKOHYDRO, en conjunto con la Univesità degli Studi di Bari, Italia; se han realizado estudios sobre barreras de defensa pasiva o pre-constituidas. Como resultado, se desarrolló un producto formulado especialmente para el control de fisiopatías nutricionales y resistencia al desarrollo y proliferación fúngica: PHYTOMED-28®. PHYTOMED-28® actúa a nivel de las barreras de defensa Pasivas o Preconstituidas y ha mostrado un sin número de ventajas entre las cuales se encuentran: • • • • • Disminución de partiduras. Cicatrización de microfisuras Reducción en la incidencia de pudriciones. Disminución de la deshidratación, conservando el color y la consistencia de los frutos. Reducción del pardeamiento. En los últimos años, se ha dado un paso más en el desarrollo de la investigación, pero esta vez, a través de los estudios sobre las barreras de defensa Activa o post-infección y de moléculas con actividad elicitora (biopolímeros). Han sido realizados también en conjunto con la Univesità degli Studi di Bari, lo que ha traído consigo el desarrollo y lanzamiento al 34 Berries &Cherries Mercado - Empresa CONTROL mercado de productos de última generación como SARPLANT® (Figura 2). SARPLANT® es un formulado que combina polisacáridos y poliglucosamida, (efecto SAR), cuya finalidad es potenciar los sistemas de defensa de las plantas, e inhibir el estrés oxidativo. Se puede integrar a todas las aplicaciones foliares con productos fitosanitarios y/o fertilizantes foliares. Por tales características, SARPLANT® mejora sustancialmente la eficiencia del tratamiento fitosanitario y permite eventualmente, reducir las dosis al mínimo (según etiqueta) o distanciar los intervalos de las aplicaciones principalmente en condiciones de baja presión de la enfermedad. Otro producto que actúa en la inducción de barreras de defensa activa, lo constituye OPTIMUS®, formulado en base a fosfipéptidos (radicales de fósforo + aminoácidos), que activan los mecanismos naturales de defensa de las plantas para protegerlas contra el ataque de patógenos, incluso antes de que éste se produzca (Fitoanticipinas). El Departamento de I+D de BIOIBERICA S.A. (España) en conjunto con el Instituto de Tecnología Agroalimentaria, CIDSAV-CeRTA, Universitat de Girona (España), han realizado estudios que demuestran la capacidad de OPTIMUS® para provocar una respuesta específica en el vegetal, mediante la activación de las proteínas del estrés de la patogenicidad (PRs), lo cual aumenta la respuesta genética de la planta frente al ataque de un patógeno (Figura 3). OPTIMUS® no actúa como un fungicida químico, por lo que no produce resistencia. Los aminoácidos contenidos en OPTIMUS® aumentan la tolerancia de la planta a distintos factores de estrés abióticos (lluvia, asfixia radicular, frío, etc.). SARPLANT R 0.003% 40X Figura 2. Imágenes al microscopio a fluorescencia de la deposición de calosa luego de herida (24 horas después) en hojas de plantas tratadas con SARPLANT 0,003%. 100X inoc No inoculado Control 0 1 2 4 Optimus C O 1 4 4 2 4 PR-2 P23 PAL EF-1 • Figura 3. Figura 3. Expresión Expresión de de los genes genes PR-2, PR-2, P23 y PAL PAL en en hojas de tomate tomate no no inoculadas oo inoculadas, inoculadas inoculadas,yyno notratadas tratadas o tratadas por pulverización pulverizaciónfoliar foliarcon con OPTIMUS® (3,5 OPTIMUS® (3,5 mL/L) mL/L) en en distintos distintos tiempos de tiempos de muestreo. muestreo.