Nuevos productos pra la Biodefensa

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.
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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
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RH (reacción hipersensibilidad)
- detección señales desde sitio infección
- micro estallidos oxidativos (H2O2)
- SA
- expresión genes defensa
- resistencia
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Patógeno
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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
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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.