La interferencia de ARN mediada por plastidios se ha convertido en un enfoque prometedor y eficaz para el manejo de plagas agrícolas. La técnica se basa en la expresión de altos niveles de ARN bicatenario (ARNds) en plastidios de plantas que se dirigen a genes esenciales de plagas. Los estudios han demostrado su eficacia en el control de escarabajos y ácaros herbívoros. Sin embargo, aún no está claro si el estrés abiótico, como la sequía, influye en la acumulación de dsRNA producidos en los plastidios y en su eficacia en el control de plagas.
Un estudio reciente tuvo como objetivo investigar los efectos del estrés hídrico en la expresión de dsACT en plantas de álamo transplastómico y su eficiencia de control contra el escarabajo de la hoja del sauce. Los resultados revelaron que el estrés por sequía no afectó significativamente el contenido de dsRNA en las plantas, pero provocó una mayor mortalidad de las larvas de insectos. Este aumento de la mortalidad puede atribuirse a niveles elevados de ácido jasmónico e inhibidores de la cisteína proteinasa inducidos por el déficit hídrico.
El escarabajo de la hoja de sauce, Plagiodera versicolora (Coleoptera: Chrysomelidae), es una plaga forestal importante a nivel mundial, alimentándose principalmente de las hojas de plantas de la familia Salicaceae. Tradicionalmente, esta plaga se controla mediante insecticidas químicos, que suponen una amenaza importante para el medio ambiente y la salud humana. Con los avances en las tecnologías de modificación genética, se han desarrollado plantas de álamo transgénico que expresan toxinas del álamo. Bacillus thuringiensis (Bt) y ARN bicatenario (dsRNA) para el control de P. versicolora. Debido al alto número de copias del genoma de los plástidos y a la ausencia de una vía de interferencia de ARN endógena en los plástidos, se pueden acumular altos niveles de ARNbc en los plástidos de álamo temblón, lo que resulta en una mortalidad significativa de los plástidos. P. versicolora.
Además de los ataques de insectos, las plantas también están expuestas a diversos tipos de estrés abiótico, como sequía y altas temperaturas. La sequía, en particular, se reconoce como un factor ambiental que limita el crecimiento y la productividad del álamo temblón. Ante condiciones de déficit hídrico, los álamos sufren procesos de aclimatación que involucran cambios fisiológicos, morfológicos, bioquímicos y moleculares. Estos cambios pueden afectar las relaciones planta-insecto, alterando la calidad nutricional de las hojas, la palatabilidad y la ubicación del huésped.
Según los científicos, aunque el estrés hídrico reduce la concentración de toxinas Bt en el algodón transgénico, no parece afectar la eficacia en el control del Bt. Helicoverpa armígera. En el estudio actual, los investigadores observaron que el estrés por sequía no conducía a una disminución en la producción de ARNbc en líneas transplastómicas. Además, hubo mayor mortalidad de larvas. P. versicolora.
Para explorar posibles razones del aumento de la mortalidad de larvas bajo estrés por sequía, analizamos el contenido de fitohormonas e inhibidores de proteinasa (IP). Se ha encontrado que el ácido jasmónico (JA), implicado en las respuestas herbívoras y de defensa contra diversos estreses abióticos, incluida la sequía, se encuentra en niveles elevados en condiciones de déficit hídrico. Además, se encontraron transcripciones de dos genes marcadores de la vía JA, COI1 y JAZ, en niveles elevados en hojas de álamo cuando se alimentaban con P. versicolora.
Los inhibidores de proteinasas vegetales (IP) se clasifican en tres familias principales según el residuo de aminoácido reactivo en sus sitios activos: inhibidores de CPI, aspartil y metalocarboxipeptidasas. Los inhibidores de serina y los CPI son los más estudiados en cuanto a su eficacia contra plagas de insectos. En nuestro estudio, observamos que la expresión de CPI-6 del álamo estaba regulada positivamente bajo estrés por sequía. Estos hallazgos sugieren que el aumento de la mortalidad larvaria observado en condiciones de estrés por sequía puede atribuirse a la regulación positiva de la expresión de CPI-6.
En resumen, dicen los científicos, cuando hay estrés por sequía, es muy probable que los niveles elevados de JA y CPI amplifiquen las propiedades insecticidas de los dsRNA producidos en Pdb-dsACT. En consecuencia, esto conduce a un efecto insecticida más potente de los dsRNA, mejorando su acción general contra los insectos.
El artículo escrito por los científicos que detalla el estudio se puede leer en doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106037
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