Plantas en alerta: elicitores para ayudar en la defensa de cultivos más productivos.

La agricultura moderna se enfrenta a desafíos cada vez mayores, con importantes pérdidas de productividad causadas por enfermedades y plagas. Patógenos como hongos, bacterias y virus son responsables de una parte considerable de estas pérdidas, lo que obliga a los productores a invertir fuertemente en el control químico.

Contrario a la creencia popular, las plantas poseen una defensa secreta contra los patógenos. A lo largo de millones de años de coevolución con microorganismos, han desarrollado un sofisticado sistema inmunitario capaz de reconocer a los invasores y activar una serie de mecanismos de defensa. Este sistema inmunitario vegetal es clave para la supervivencia de las plantas en entornos hostiles y representa una prometedora frontera para la innovación agrícola.

La resistencia inducida es un mecanismo fundamental que permite a las plantas defenderse de patógenos e insectos. Esto significa que, tras el contacto inicial con microorganismos (beneficiosos o patógenos) o sustancias específicas (elicitores), la planta se vuelve más resistente a ataques o infecciones posteriores. Es como si la planta desarrollara un estado de alerta que le permite reaccionar con mayor rapidez e intensidad ante una amenaza real.

Esta herramienta promueve la resistencia a enfermedades y aumenta la producción de compuestos de interés, siendo fundamental para el manejo sostenible. Las plantas poseen mecanismos para resistir la infección localmente, incluyendo la inmunidad desencadenada por patrones (PTI) y la inmunidad desencadenada por efectores (ETI).

Además, poseen dos tipos de inmunidad sistémica vegetal, conocidas como Resistencia Sistémica Adquirida (RSA) y Resistencia Sistémica Inducida (RSI). Estos mecanismos están interrelacionados, pero cada uno tiene un mecanismo de señalización (desencadenante), una vía y un alcance distintos. Con base en estos mecanismos, destacamos su funcionamiento y cómo el uso de elicitores puede ser una herramienta valiosa en el manejo integrado de enfermedades.

SAR x ISR: vías de resistencia

La resistencia sistémica de las plantas a los patógenos se puede lograr mediante dos vías principales. La primera es la Resistencia Sistémica Adquirida (RSA), que depende del contacto directo entre la planta y el patógeno. Tras la infección, la planta desarrolla una especie de «memoria inmunológica». Este tipo de resistencia requiere ácido salicílico, de modo que las zonas infectadas envían señales a las partes sanas, activando las defensas naturales y preparando al organismo para futuros ataques.

Uno de los mecanismos característicos de la SAR es la respuesta hipersensible, en la que se produce la muerte celular programada en el punto de infección. En este caso, el patógeno queda aislado, lo que le impide propagarse a otros órganos de la planta, ya que no encuentra tejidos vivos con tejido vascular a través del cual diseminarse.

Además, la SAR activa genes relacionados con la patogénesis, que estimulan la producción de enzimas y proteínas que actúan directamente contra hongos y bacterias. Este tipo de resistencia es especialmente importante contra patógenos biotróficos, que necesitan células vivas para completar su ciclo vital.

La segunda vía es la Resistencia Sistémica Inducida (RSI), que no depende de la infección, sino de la interacción de la planta con microorganismos beneficiosos del suelo, como las rizobacterias. Estos organismos actúan como elicitores, y el establecimiento de la RSI depende de la sensibilidad de la planta a las hormonas ácido jasmónico y etileno. De esta manera, la planta entra en un estado de alerta, conocido como «priming», preparándose para responder con mayor rapidez y eficacia a futuros ataques.

Las defensas desencadenadas por la ISR incluyen la producción de enzimas como quitinasas y glucanasas, que degradan la pared celular de hongos y oomicetos; y peroxidasas, que refuerzan las paredes celulares mediante la lignificación, creando barreras físicas contra la penetración de patógenos; además de la liberación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y metabolitos secundarios con acción antimicrobiana.

PTI x ETI: capas de inmunidad

Reconocer una amenaza es el primer paso, y crucial, para activar la inmunidad vegetal. Las plantas poseen una compleja red de receptores, ubicados tanto en la superficie celular como en el interior de las células, especializados en la detección de inductores. Existen dos sistemas de reconocimiento principales que operan en niveles distintos.

La primera línea de defensa se conoce como inmunidad desencadenada por patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP). Se activa cuando los receptores reconocen patrones moleculares típicos de patógenos (PAMP) o microorganismos (MAMP), como la quitina fúngica, la flagelina bacteriana y los polisacáridos. Esta respuesta puede desencadenarse por estímulos endógenos asociados a daño (DAMP) (Figura 1). Algunos ejemplos son la flagelina bacteriana (reconocida por el receptor FLS2) y la quitina fúngica. La PTI es una respuesta basal, rápida y de baja intensidad, pero eficaz contra la mayoría de los patógenos potenciales.

La segunda línea de defensa se conoce como inmunidad desencadenada por efectores (ETI). Los patógenos más virulentos han desarrollado la capacidad de suprimir la inmunidad inducida por patógenos (ITP) mediante la inyección de moléculas llamadas efectores en las células vegetales (Figura 1). En respuesta, las plantas han desarrollado una segunda línea de defensa más robusta mediada por proteínas R (resistencia). Estas proteínas R, que suelen estar ubicadas en el citoplasma, reconocen directa o indirectamente los efectores patógenos, lo que desencadena una respuesta inmunitaria más intensa, que a menudo incluye la muerte celular programada (respuesta de hipersensibilidad - HR) en el sitio de la infección para contener la propagación del patógeno. Normalmente, la ETI puede generar una resistencia sistémica adquirida (SAR).

Receptores: sensores que inician una respuesta.

Para que una planta active sus defensas, primero necesita percibir que existe una amenaza. Esta percepción se lleva a cabo mediante receptores ubicados tanto en la superficie externa como en el interior de las células vegetales.

Estos receptores funcionan como «antenas» altamente especializadas, capaces de captar señales específicas que indican infección o ataque, iniciando así la cascada de señalización. Uno de los tipos más importantes son los receptores de reconocimiento de patrones (PRR), que se dividen en quinasas similares a receptores (RLK) y proteínas similares a receptores (RLP). Se localizan en la membrana plasmática y son responsables de detectar PAMP, MAMP, DAMP y HAMP (patrones asociados a la herbivoría), lo que desencadena la defensa de la planta.

Un ejemplo clásico es el receptor FLS2 (RLK), que reconoce la flagelina, una proteína presente en el flagelo de muchas bacterias. Al detectar la flagelina, el FLS2 desencadena una serie de eventos intracelulares que alertan a la planta de la presencia de bacterias.

Los NRL (receptores con dominio de unión a nucleótidos y repeticiones ricas en leucina) son la principal clase de receptores intracelulares responsables de detectar efectores patógenos dentro de las células vegetales, desencadenando respuestas inmunitarias potentes y específicas. Activan la segunda línea de defensa (ETI), reconocen efectores que escapan a la detección por los PRR de membrana y desencadenan respuestas como la muerte celular programada (hipersensibilidad).

péptidos de señalización

Una vez que un receptor detecta una amenaza, esta información debe transmitirse y amplificarse dentro de la planta para que se pueda activar una respuesta de defensa adecuada. Aquí es donde entran en juego los péptidos de señalización, que comunican el estado de peligro entre las células y los tejidos de la planta.

Los péptidos de señalización no atacan directamente al patógeno. Activan los mecanismos de defensa naturales de la planta, como la producción de fitoalexinas, el refuerzo de la pared celular y la expresión de genes protectores, preparándola para resistir mejor las enfermedades y mantener la productividad de manera más eficiente y segura.

Péptido flg22 en plantas

Entre los MAMP mejor estudiados se encuentra flg22, un péptido de 22 aminoácidos derivado de la proteína flagelina bacteriana, componente de los flagelos bacterianos, estructuras responsables de la locomoción de estas células. Cuando fragmentos como flg22 entran en contacto con la planta, son reconocidos rápidamente por el receptor FLS2, ubicado en la membrana celular.

Este reconocimiento actúa como señal de la presencia de un microorganismo e induce un estado de defensa en la planta (Figura 2). A partir de ahí, se desencadenan secuencialmente diversas respuestas: cambios en los niveles de calcio (Ca²⁺) intracelulares, activación de enzimas de señalización como las MAPK, producción de fitoalexinas y refuerzo de la pared celular con calosa, además del cierre de los estomas. Entre estas respuestas, destaca el estallido oxidativo, caracterizado por la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y óxido nítrico (NO), que contribuyen a contener la infección y, además, alertan a otras células para que se preparen. Este ejemplo muestra cómo un simple fragmento de proteína es capaz de desencadenar una compleja red de defensas en las plantas.

Resultados de LUMINUS

Según información de UPL Brasil, registrada oficialmente ante el MAPA (Ministerio de Agricultura y Ganadería), LUMINUS se distingue por ser el único producto en el mercado desarrollado a partir del componente flg-22, un innovador inductor de defensas vegetales. Su exclusiva tecnología de síntesis y formulación permite la aplicación foliar directa, garantizando resultados comprobados en el control de enfermedades foliares en soya y maíz (Figuras 3, 4 y 5). LUMINUS representa un hito en la agricultura moderna, aunando ciencia, innovación y sostenibilidad para fortalecer las plantas de forma natural y eficaz.

Consideraciones finales

Las plantas poseen un sistema inmunitario sofisticado y multicapa capaz de reconocer patógenos, activar complejas vías de señalización y desencadenar respuestas locales y sistémicas. Los avances en la comprensión de estos mecanismos han abierto el camino a soluciones que se aplican directamente en el campo, como los elicitores, que activan las defensas de las plantas de forma segura y compatible con los insumos químicos, lo que permite su integración en el manejo integrado de plagas y enfermedades.

Brasil, líder mundial en el uso de insumos biológicos, ha estado transformando este conocimiento en productos comerciales que reducen la dependencia de los pesticidas químicos, disminuyen la presión selectiva sobre los patógenos y aportan sostenibilidad a los sistemas de producción.

Camila Ferreira de Pinho,
Rita de Cássia Silva,
Lucas Rêgo Mendonça Marinho,
UFRRJ;
Gabriela de Souza da Silva,
Halina Schultz,
Biosoluciones metabólicas;
Diego Henrique Mendes Costa,
Gerente de Investigación y Desarrollo de UPL;
Edson Sentinello,
 Investigador global de fungicidas UPL