El receptor de la planta de frijol vincula el ataque de la oruga con las avispas depredadoras.

La judía común utiliza un receptor inmunitario para reconocer las señales químicas que dejan las orugas al alimentarse y desencadenar la liberación de compuestos volátiles capaces de atraer avispas depredadoras. Este mecanismo involucra al receptor INR, presente en las hojas de la judía. Phaseolus vulgarisy el péptido inceptina, presente en las secreciones orales de las orugas. Ensayos de laboratorio y de campo realizados en México han demostrado una relación entre el reconocimiento molecular de la herbivoría, la defensa de las plantas y el reclutamiento de enemigos naturales.

El estudio evaluó las interacciones tritróficas entre plantas, insectos herbívoros y depredadores. Los científicos demostraron que la INR reconoce la inceptina y activa respuestas específicas en el frijol común. Estas respuestas amplifican la reacción al daño e inducen una vía inmunitaria asociada con la herbivoría. El resultado incluye la liberación de una mezcla característica de compuestos volátiles. Esta mezcla guió a las avispas depredadoras hacia las plantas atacadas.

Comparación de linajes

El equipo comparó líneas de frijol con un receptor funcional y líneas con una mutación natural en el gen INR. La mutación se denominó inr-1. Consiste en la deleción de 103 pares de bases en el locus PvINR. Esta alteración genera una proteína truncada y dificulta la percepción de la inceptina.

En las pruebas iniciales, la línea celular PI 311785 respondió a la aplicación de inceptina con acumulación de etileno y emisión de compuestos volátiles. La línea celular W6 13807 no mostró la misma respuesta. El análisis también indicó la activación de MAPK3 y MAPK6 en PI 311785 tras quince minutos de tratamiento con inceptina. Esta fosforilación no se produjo en W6 13807. El resultado indicó un fallo en la cascada de señalización específica de la inceptina.

Las cepas casi isogénicas permitieron aislar el efecto de la mutación. Las plantas inr-1/inr-1 no produjeron etileno inducido por inceptina. Sin embargo, mantuvieron una respuesta al péptido bacteriano flg22. Estos datos indican que la insensibilidad a la inceptina no se debió a una falla general en el sistema inmunitario de la planta.

Defensa directa

La mutación también redujo la defensa directa contra la herbivoría. Las larvas de Spodoptera exigua Durante cinco días de alimentación, las plantas INR-1/INR-1 crecieron un 72,7 % más que sus hermanas INR/INR. Este resultado indica la participación del receptor funcional en la resistencia del frijol común a las orugas.

La respuesta molecular incluyó la reprogramación transcripcional. Phaseolus vulgaris CV. Red HawkEn el estudio, el tratamiento con heridas e inceptina indujo la expresión de 527 genes en comparación con el tratamiento con agua. Algunos de estos genes estaban relacionados con la fosforilación de proteínas y la regulación de la transcripción. También aparecieron factores de transcripción de las familias ERF, WRKY, bHLH, MYB y bZIP, vinculados a las defensas contra los herbívoros.

Emisión de compuestos volátiles

La emisión de volátiles dependía del receptor. Líneas celulares INR/INR tratadas con inceptina o secreciones orales de Spodoptera frugiperda Emitieron una mezcla típica de compuestos volátiles inducidos por la herbivoría. Entre estos compuestos, el estudio destacó el DMNT, el salicilato de metilo y el TMTT. Las plantas Inr-1/inr-1 no emitieron esta mezcla típica, sino que liberaron compuestos asociados a daños aislados.

Las pruebas de campo se llevaron a cabo en un área agrícola de 925 metros cuadrados cerca de Bajos de Chila, en Oaxaca, México, durante las temporadas de cultivo experimentales de 2023 y 2024. Los científicos utilizaron orugas centinela de Spodoptera frugiperda adheridas a las hojas de las judías. Las plantas fueron heridas con agua, secreciones orales de orugas o inceptina en concentración fisiológica.

Las visitas de avispas se registraron en ambos años. Las tasas de visitas a los tratamientos oscilaron entre el 55,1 % y el 86,9 %. En 2023, las plantas con la mutación inr-1/inr-1 tratadas con secreciones orales mostraron una reducción del 40 % en los ataques de avispas de los géneros... Polibia e Mischocyttarus a orugas centinela. En 2024, la aplicación de inceptin también resultó en una reducción del 40 por ciento en los ataques a plantas inr-1/inr-1. En el tratamiento del agua, no hubo diferencia en las visitas.

Los resultados indican que el receptor INR vincula la detección de orugas con el reclutamiento de depredadores en el frijol común. El estudio también señala su relevancia agronómica para sistemas con leguminosas, como la milpa y el cultivo intercalado push-pull. Según los científicos, la distribución evolutiva del INR en las leguminosas faseoloides podría ayudar a explicar la defensa indirecta mediada por compuestos volátiles en estos sistemas.

Puede encontrar más información en doi.org/10.1126/sciadv.aec3229