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Inducción de Defensas en los Cultivos Productos “Fitofortificantes” Félix Martínez.- Presentación ICEA 05.05.08
Inducción de Defensas en los Cultivos
Productos “Fitofortificantes”
Félix Martínez.- Presentación ICEA 05.05.08
“Otros medios de defensa fitosanitaria…”.- Orden APA/1470/2007
Productos “no fitosanitarios” que permiten mitigar, reducir o evitar daños producidos por enfermedades, plagas o factores abióticos adversos
O un productos que inducen respuestas de defensa de laplanta frente a factores bióticos o abióticos adversos
O un productos destinado a favorecer el aumento de vigorde los cultivos
Como antecedente… En el año 2003 se aceptó en España una nueva categoría entre los productos Fitosanitarios, que se denominó “Productos Fitoestimulantes” (…además de herbicidas, insecticidas, fungicidas y fitorreguladores)
Otros Medios de Defensa Fitosanitaria, incluyen
…find below the required documents needed to
register a “Plant Activator” in Turkey in case we will
only mention sentences about features of plant
activators in the label….
Plant Activators have some special features that
activates plants natural defense system, make more
benefits from nutrients, helps to protect the plants from
stress conditions and/or natural and/or chemical
strengthener that increases the yield and quality,
increases resistance, improves soil structure and
carries one or more of these features.
Registro de productos similares en otros países: Turquía, por ejemplo…
Un concepto importante para favorecer de forma racional la producción agrícola
En la salubridad de los cultivos contribuyen por igual:la planta, el medio ambiente, la nutrición, los productos fitosanitarios y otros medios (riego, plástico,etc…
Es un concepto acorde con los objetivos de la ProducciónIntegrada
Un método racional para evitar pérdidas de producción,para mejorar la calidad, al cosechar y en post-cosecha
Un Medio de Defensa Fitosanitario, responde al conceptode Regulador de la Salud Vegetal
Salubridad Global de los Cultivos / Producto Regulador de la Salud Vegetal
¿Qué ocurre en la planta frente a una situación de estrés?
¿Qué ocurre en la planta frente a una situación de estrés?
El mecanismo de respuesta defensiva es similar frente a cualquier tipode estrés, biótico o abiótico
Sea el ataque de un patógeno, helada, sequía, salinidad, fitotoxicidad, etc., en todos los casos, la planta percibe el “ataque” e inicia la defensa.
La célula vegetal precisa de un aumento muy grande en elcontenido en Calcio en el citosol. Para ello deben abrirse los canalesde entrada de los iones Ca 2+ , iones que han estado almacenados en las vacuolas o en los espacios intercelulares
En el citosol, el ión Ca 2+ se une a una proteína llamada calmodulin,formando el complejo Ca 2+ - Calmodulin
El Calcio cumple la función de “segundo mensajero”, como “transductorde la señal”, interviniendo en numerosos procesos fisiológicos.
El Calcio como “segundo mensajero”, “transducirá la señal” que activará la expresión de genes involucrados en la síntesis de proteínas de resistencia.
¿Cómo facilitar o activar
la entrada de Calcio
en el citosol…?
Plant Defense Signal Transduction Pathways
1ª etapa:Aprovechar la capacidad natural de las plantas paraactivar mecanismos de defensa frente al estrés, biótico o abiótico.
… Utilizar la naturaleza como modelo
Estrategia para conseguir laSalubridad Global de los Cultivos
Rutas de Transducción de “Señales” en los mecanismos de Defensa de las Plantas
La transducción de señales no solo activa
mecanismos de defensa…
Además de las rutas del ácido salicilico,
ácido jasmónico y etileno…
…también existen rutas a través de otras
fitohormonas – giberelinas, auxinas, citoquininas,
etc., que activan respuestas implicadas
en el desarrollo y producción de la planta
Presentes
Inducidos
Mecanismos de Defensa de las Plantas
frente a Enfermedades y Plagas
ELICITOR(emisor)
RESPUESTA
Señal
RECEPTOR
Transmisiónde la Señal
(fitohormonas)
El mecanismo de la vida…
Protección física:Barreras en lasuperficie de la planta
Cutina
Suberina
Cera
Protección química:Metabolitos secundarios
Terpenos
Compuestos fenólicos
Compuestos quecontienen N
Mecanismos de Resistencia Presentes en la Planta
Protección física:Barreras internas en la planta Formación de tejidos
suberizados
Terpenos
Metabolitossecundarios
Monoterpenos Piretroides
Monoterpenos+ Sesquiterpenos
Aceites esenciales
Compuestosfenólicos
Juegan un papel muy complejoen las plantas
Alelopatías
Flavonoides: pigmentacióny defensa
Isoflavonoides Fitoalexinas
Compuestos quecontienen N
Alcaloides
Plant Defense Signal Transduction Pathways
2ª etapa:Activar la en la plantaactivar mecanismos de defensa frente al estrés, biótico o abiótico.
… Utilizar la naturaleza como modelo
Estrategia para conseguir laSalubridad Global de los Cultivos
Mecanismos de Resistencia Inducida
Respuesta Hipersensitiva (HR)
Resistencia Sistémica Adquirida (SAR)
Resistencia Sistémica Inducida (ISR)
Resistencia Inducida por Mordeduras (WIR)
Resistancia Inducida por productos Químicos (CIR)
Resistencia Inducida por Elicitores (sistémica o no)
Síntesis de Compuestos Antimicrobianos (Péptidos, Proteínas PR, Fitoalexinas, etc)
Resistencia gen a gen
Plant cell death characterized as hypersensitive response
•Basis for innate defense/immune mechanism for
•Plant•Animal•insects
Erwinia amylovora como ejemplo: Respuesta Hipersensitiva en tabaco
Necrosis celular (HR)Enfermedad
Resistencia
Hoja de manzano Hoja de tabaco
Compatible Incompatible
Resistencia Sistémica Adquirida (SAR)
Es el mecanismo de resistencia mejor caracterizado
Se activa local y sistémicamente, tras la infección de la plantapor patógenos que producen necrosis (virus, bacterias, hongos,)
La SAR confiere resistencia al patógeno que la ha activado, perotambién a otros patógenos.
Confiere resistencia frente a una segunda infección…
La activación de la SAR va acompañada de un incremento endógeno,local y sistémico de ácido salicílico (SA)
Esta acumulación de SA activa una serie de proteínas reguladoras,como NPR1/NIM y factores transcripcionales (TGAs) que controlanla expresión de genes de defensa que codifican proteínas PR (PatogenesisRelated)
La aplicación exógena de SA sobre la superficie de una planta es capaz deinducir una respuesta de defensa similar a la activada en la SAR, pero soloes funcional en plantas capaces de sintetizar o acumular SA
Resistencia Sistémica Inducida (ISR)
Se activa por determinadas cepas bacterianas del suelo, que son capaces de colonizar las raíces de las plantas.
Al igual que la SAR, la ISR es una resistencia sistémica, de amplioespectro (virus, bacterias, hongos) y duradera
La activación de la ISR no depende de un incremento endógeno local ysistémico de SA. Por el contrario dicha resistencia depende de las rutasreguladas por las hormonas etileno (ET) y ácido jasmónico (JA).
En plantas que tienen bloqueadas estas rutas, del ET y JA, la ISR no es operativa.
Cómo en la SAR, la ISR es dependiente de la proteína reguladora NPR1/NIM1, aunque tras la activación de esta resistencia, los genes de defensa que se expresan son distintos de los activados en la SAR
Resistencia Inducida por herida (WIR)
Se activa tras el ataque de una planta por insectos que causan daño/herida,como los insectos comedores.
La WIR es una resistencia sistémica y duradera, pero no es de amplioespectro, ya que protege frente a otros insectos comedores
La activación de la WIR depende de la ruta regulada por la hormona JA
Se conoce la señal sistémica de la WIR que es un péptido denominadosistemina
Igualmente, se ha identificado el receptor celular de la sistemina, que esuna RLK (Receptor-Like Kinase)
Resistencia Inducida por Elicitores
Son moléculas esenciales para la fisiología y ciclo vital de un patógeno,características de determinados grupos (no solo de una raza)
Se incluyen liposacáridos (LPS), peptidoglicano (PGN), flagelina (Fgl22),lipopéptidos, proteínas harpin (HP), componentes de la pared celular (qui-tina, glucanos y mananos) de hongos.
Son moléculas muy estables, cuya variabilidad es inferior a la del resto delpatógeno, por lo cual han sido “elegidas” por plantas y animales como las“huellas delatoras” de los diferentes grupos de patógenos.
El Elicitor precisa ser reconocido en la planta por un Receptor (proteína), que activa la expresión de genes de defensa
Síntesis de Compuestos Antimicrobianos (Péptidos, Proteínas PR, Fitoalexinas, etc)
ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA DE PÉPTIDOS DE PLANTAS
A
B
Actividad in vivo
Resistencia por sobreexpresión de péptidos en plantas
La inducción de respuestas en la planta
no se limita sólo a defensa frente al estrés…
… aumentar la producción también es
posible
Aumento desarrolloFloración mas precozFloración más uniformeVigorColor Maduración más precozAumento biomasaradicularIncremento producciónFirmeza frutosCalidad post-cosecha
Cambios fisiológicos
Cambios enla expresiónde genes
Intercambio iónicoFotosíntesisAbsorción de nutrientes
Proteínas fotosistemaEnzimas fijación carbonoSíntesis proteínasTransporte/Procesado deproteinasCa2+ Regulador de proteínasMetabolismo de la pared celularSíntesis de poliaminasGenes de la inducción floral y del cuajado de frutosGenes del tamaño de los frutos
Respuestas sobre el crecimiento y fisiología en la planta como consecuencia de la acción de inductores / receptores
Actualmente han proliferado las empresas que
incorporan en sus catálogos Fitofortificantes,
Elicitores, Inductores de Defensas…
Mi impresión es que se “tararea” la música,
pero se desconoce la letra…
Comentarios sobre algunos casos específicos:
- Aminoácidos
- Fosfito potásico
- Microorganismos
- Micorrizas
- Elicitores
- …….
Comentarios finales
La utilización práctica de este tipo de productos
requiere una predisposición favorable de los agricultores
La percepción de la eficacia no es fácil, en muchos casos
La actividad no puede valorarse con el mismo criterio
que un fitosanitario biocida
Es necesario el “entrenamiento” de los utilizadores.
El futuro implica el menor uso de fitosanitarios de síntesis,
una nutrición basada en la utilización racional de fertilizantes,
macro y micro, y en la interrelación entre nutrición y sanidad…
En definitiva, el futuro requiere utilizar herramientas acordes
con el concepto de “Salubridad Global de los Cultivos”
