Descobreixen un sistema de defensa en plantes de meló que podria revolucionar la protecció agrícola

Un estudi recent realitzat en plantes de meló ha revelat un mecanisme de defensa que certes plantes activen per a fer front a les plagues d'insectes. Es tracta d'un sistema de molècules senyalitzadores que, distribuïdes a través de vesícules extracelul·lars –incloent-ne exosomes–, permeten als vegetals adaptar les seues defenses en funció del nivell d'estrés que pateixen. Els resultats obtinguts i publicats en ‘Journal of Extracellular Vesicles’ obrin noves vies per al desenvolupament de mètodes sostenibles de protecció de cultius.

Liderat per la Universitat de València, l'equip d'investigació ha identificat, en el floema de les plantes –teixit vegetal per al transport de nutrients–, vesícules extracelul·lars capaces de transportar les molècules senyalitzadores que permeten als vegetals adaptar i dosificar les seues defenses en funció del nivell d'estrés al qual es veuen sotmesos.
Investigacions recents han demostrat que, a més de transportar nutrients, el floema és una via de transmissió de macromolècules de senyalització, com ara proteïnes i àcids nucleics, que canvien davant situacions d'estrés. Fins fa poc, la funció de les vesícules en aquesta comunicació estava poc estudiada, sent objecte de debat en la comunitat científica.

En el present estudi, l'equip va analitzar mostres de saba de plantes de meló lliures i infestades pel pugó Aphis gossypii, una important plaga en el cultiu del meló i un reconegut vector de virus vegetals. Els resultats van revelar que les vesícules extracelul·lars de floema (PhlEVs) no sols contenen proteïnes de defensa, sinó també complexos proteasoma actius, és a dir, que degraden qualsevol material estrany detectat en plantes infestades per aquests insectes vectors de virus.

“Aquest augment d'activitat en resposta a la infestació per pugons suggereix que les plantes adapten les seues defenses en funció de les amenaces a estressos biòtics, és a dir, causats per éssers vius”, comenta Antonio Marcilla, catedràtic de Parasitologia de la Universitat de València i investigador principal del treball recentment publicat en la revista Journal of Extracellular Vesicles.

L'article confirma que les plantes utilitzen les vesícules extracelul·lars com a part d'un sistema d'alerta primerenca per a defensar-se d'agents infecciosos i d'insectes fitòfags, tot un avanç per a la biotecnologia agrícola, ja que, segons l'equip, l'aprofitament d'aquests mecanismes naturals podria contribuir a la protecció dels cultius front a plagues i malalties, reduint-se l'ús de plaguicides i promovent una agricultura més sostenible.

“Esperem comprendre millor en el futur el paper d'aquestes vesícules de cara a la resposta a l'estrés, els mecanismes de defensa i els processos fisiològics de les plantes”, explica Antonio Marcilla. “Avançar en l'estudi sobre el transport de RNAs xicotets per vesícules extracelul·lars podria permetre el desenvolupament de mètodes innovadors per al control de malalties contra patògens i plagues en l'agricultura”, afig el científic.

La saba floemática emprada per a l'estudi va ser recol·lectada mitjançant incisions en la tija de la planta, i les vesícules es van aïllar mitjançant cromatografia d'exclusió molecular. Aquestes vesícules es van caracteritzar mitjançant tècniques avançades de microscòpia electrònica de transmissió i proteòmica dutes a terme en el Servei Central de Suport a la Investigació Experimental (SCSIE) de la Universitat de València.

L'equip d'Universitat de València està format per Antonio Marcilla, Christian M. Sánchez-López, Carla Soler i Pedro Pérez-Bermúdez, tots membres d'un Grup d'Excel·lència Prometeu de la Generalitat Valenciana (CIPROM23-054). El treball s'ha realitzat en col·laboració amb els investigadors Elisa Garzo i Alberto Fereres de l'Institut de Ciències Agràries-CSIC a Madrid.

Aquesta investigació ha estat finançada pels projectes de R+D+I PID2019-105713GB-I00 i PID2023-146116NB-I00 finançats per MICIU/AEI/10.13039/501100011033 i “FEDER/UE”, i per un projecte intramural del CSIC (Ref. 201440E0169).