Las plantas, como otros organismos, son capaces de detectar amenazas o si las condiciones climáticas no son las adecuadas para su crecimiento. La pregunta aquí es: ¿cómo hacen las plantas para reconocer esos peligros? A pesar de ser organismos que no se mueven, las plantas han desarrollado mecanismos para poder reaccionar frente a diversas situaciones adversas. Uno de los principales mecanismos se basa en reconocer ciertas biomoléculas, llamadas elicitores, que funcionan como señales que indican a la planta que algo ocurre a su alrededor, provocando una respuesta. Estos elicitores pueden ser moléculas orgánicas, por ejemplo, carbohidratos, proteínas o lípidos que pueden provenir de distintos organismos y tienen la propiedad de activar las defensas de las plantas; de igual forma, algunos microorganismos, siendo células completas, son considerados elicitores debido a que liberan o contienen en su superficie alguna molécula que actúa como elicitor (Vázquez-Hernández et al., 2019) (Figura 1). La activación de la defensa permite a las plantas acumular ciertos compuestos químicos para responder ante fenómenos adversos como una sequía, una nevada o contra microorganismos patógenos. Los elicitores pueden dividirse en 1) elicitores externos, moléculas ajenas/externas a las plantas, conocidos también como patrones moleculares asociados a patógenos/microbios (PAMPs/MAMPs); y 2) elicitores internos, es decir, moléculas generadas en situaciones de daño celular en el interior de las plantas, también conocidos como patrones moleculares asociados a daño (DAMPs) (Ferrusquía-Jiménez et al., 2020). Así, la planta puede reconocer moléculas provenientes de otros organismos (patógenos o benéficos) o de ella misma, y generar una respuesta que le permita sobrellevar el estrés. Estos compuestos permiten a las plantas “permanecer alerta” y así generar protección contra patógenos o tolerancia frente a situaciones adversas (Yang et al., 2022). Además, al ser moléculas orgánicas, los elicitores se degradan por completo en la naturaleza una vez que concluyen su acción, por lo que podrían ser una buena alternativa para su uso en la agricultura.

 

TIPOS DE ELICITORES AGRÍCOLAS

 

Existe una extensa lista de elicitores probados hasta la fecha que en estudios de campo han demostrado tener alta eficacia para proteger a las plantas ante efectos climáticos adversos y patógenos; o bien, en estudios donde se requiere la acumulación de un metabolito de interés. Usualmente, los elicitores pueden dividirse en productos que contienen 1) células completas, 2) extractos derivados de microorganismos o 3) moléculas específicas con actividad elicitora (Figura 2) (Desmedt et al, 2021).

     De forma natural, microorganismos como hongos y bacterias, tienen la capacidad de activar la inmunidad vegetal debido a que algunas moléculas provenientes de ellos son reconocidas como MAMPs o PAMPs.

     Se han desarrollado diferentes productos que contienen microorganismos benéficos. Entre los microorganismos benéficos de hongos y bacterias más vendidos y utilizados en el mundo están Trichoderma spp., Piriformospora indica, Ampelomyces quisqualis, Penicillium simplicissimum, Gliocadium, Pseudomonas spp., Bacillus spp., Agrobacterium spp., Rhizobium spp (Nosheen et al., 2021). Estos microorganismos, además de activar el sistema de defensa de las plantas tienen otros mecanismos de acción que promueven un mejor crecimiento y desarrollo de las plantas. Los extractos derivados de microorganismos, como su nombre lo indica, son una mezcla acuosa de diferentes elicitores obtenidos por métodos simples de extracción a partir de diferentes hongos y bacterias, y se ha demostrado que activan la defensa vegetal. Muchos de estos extractos son obtenidos a partir de microorganismos benéficos, pero también a partir de microorganismos patógenos.

     Finalmente, las moléculas específicas con actividad elicitora constituyen una estrategia novedosa en que las moléculas son aplicadas de forma pura para generar respuestas benéficas. En este grupo encontramos proteínas y polisacáridos provenientes de bacterias y hongos que han sido purificados, y al ADN fragmentado.

     ¡Así es! El mismo material genético cuando se encuentra parcialmente degradado puede ser reconocido por las plantas.

     Diferentes investigadores han utilizado muchos tipos de elicitores con la finalidad de aliviar infecciones bacterianas y fúngicas en plantas, y han conseguido que las plantas no se enfermen gravemente, o bien, que se recuperen.

 

UN HONGO BENÉFICO QUE ACTÚACOMO ELICITOR AGRÍCOLA

 

Los hongos del género Trichoderma han sido conocidos desde 1920 por su actividad como agentes de biocontrol (BCA: biocontrol agents). Estos hongos se encuentran ampliamente distribuidos en todo el mundo y pueden ser aislados a partir del suelo, madera en descomposición u otras formas de materia orgánica vegetal. Se caracterizan por tener un rápido crecimiento y una alta producción de esporas (conidios) en varios tonos de verde. Dentro de las especies mejor estudiadas del género se encuentran T. asperellum, T. atroviride, T. harzianum, T. virens, y T. viride, las cuales, en su mayoría, también exhiben una alta capacidad bioestimulante y de biocontrol (Tyskiewicz et al., 2022). Estos hongos generan una interacción muy íntima con las raíces de las plantas, estableciendo una comunicación hongo-planta que les permite “estar alerta” frente a microorganismos patógenos, es decir, ¡activando su sistema de defensa! Muchos investigadores han observado que incrementar la población de este hongo en el suelo beneficia profundamente la salud de las plantas.

 

UN EJEMPLO DE ELICITOR TIPO EXTRACTO DERIVADO DE MICROORGANISMO

 

El extracto de pared celular de levadura, como su nombre lo indica, es un extracto acuoso obtenido a partir de la molienda de levaduras, que puede activar la defensa de las plantas. Muchos tipos de levaduras pueden ser utilizadas para este fin; ejemplos son aquellas que se utilizan también en la elaboración del pan. Los efectos del extracto de levadura se deben a que en su composición contiene una gran cantidad de proteínas y polisacáridos parcialmente degradados. Esta mezcla tiene la facultad de activar el sistema inmunitario de las plantas, y el gran beneficio de ser una mezcla es que, al contener diferentes elicitores, puede activar la inmunidad a través de diferentes vías. Algunos investigadores han observado que el extracto de levadura ayuda a las plantas a protegerse contra hongos patógenos que afectan los brotes, ramas, hojas y frutos de las plantas, como el moho gris (Cui et al., 2018).

 

UN EJEMPLO DE MOLÉCULA ELICITORA CON ACTIVIDAD ESPECÍFICA

 

El ADN fragmentado puede ser entendido como un elicitor endógeno o un DAMP, ya que se genera una vez que las mismas células vegetales se rompen y se libera su material genético al exterior, el cual puede ser reconocido por otras células lejanas. La forma en la que actúa el ADN fragmentado ha sido reportada en múltiples ocasiones, sin embargo, aún es una tecnología de reciente creación y no ha llegado al sistema comercial.

     Una de las grandes ventajas del uso del ADN fragmentado es su alta especificidad, ya que en cantidades pequeñas es capaz de activar la inmunidad de las plantas de su misma especie (Ferrusquía-Jiménez et al., 2020).

     Esto abre nuevos caminos de investigación, el ADN fragmentado tendrá una historia interesante en los próximos años.

 

NUEVAS PERSPECTIVAS EN EL USO DE ELICITORES

 

Actualmente, los sistemas de producción agrícola siguen bajo un esquema de producción intensiva, provocando un uso excesivo de recursos y la degradación de suelos. Estrategias como la aplicación de organismos benéficos y el uso de moléculas naturales han generado nuevas pautas para hacer de la agricultura una práctica sustentable. Si bien es necesario incorporar nuevas tecnologías y maquinarias que hagan más eficiente el uso y distribución de los recursos, también será necesario retomar prácticas tradicionales enfocadas en la agricultura regenerativa, que se basa en el restablecimiento de la biodiversidad para el mejoramiento de los ecosistemas.

     Lo anterior se entiende como una estrategia de integración en la cual no solo será importante la obtención de altos rendimientos, sino también el cuidado del medio ambiente y la salud de los organismos vivos.

     El uso de elicitores puede verse como una alternativa amigable con el medio ambiente proveniente de una estrategia tradicional en la cual, para evitar la aparición de enfermedades y plagas, eran aplicados extractos de los cultivos viejos a cultivos jóvenes. Hoy en día, el desarrollo de nuevos elicitores ha permitido la obtención de moléculas puras con alta eficiencia para activar el sistema de defensa de las plantas, lo que puede ser visto como una “vacuna de plantas” (Quintana-Rodríguez et al., 2018).

     Dicha estrategia también está siendo utilizada para fortalecer nuestros suelos a partir de la incorporación de microorganismos que son benéficos y promotores del crecimiento vegetal (Nosheen et al., 2021).

     El desarrollo de nuevos elicitores es primordial para promover la integración de novedosos mecanismos y programas de manejo de plagas, enfermedades, uso de agua, nutrición, etcétera, que contribuyan al desarrollo de la agricultura sustentable.

 

REFERENCIAS

 

Desmedt W, Vanholme B, Kyndt T (2021). Plant defense priming in the field: a review. En Maienfisch P and Mangelinckx S (Eds.), Recent highlights in the discovery and optimization of crop protection products (pp 87-124). Academic Press, Reino Unido. ISBN 9780128210352.

Nosheen S and Ajmal I, Song Y (2021). Microbes as Biofertilizers, a Potential Approach for Sustainable Crop Production. Sustainability 13(4):1868. https://doi.org/10.3390/su13041868.

Yang B, Yang S, Zheng W and Wang Y (2022). Plant immunity inducers: from discovery to agricultural application. Stress Biology 2(1). https://doi.org/10.1007/s44154-021-00028-9.

Tyskiewicz R, Nowak A, Ozimek E and Jaroszuk-Ściseł J (2022). Trichoderma: The Current Status of Its Application in Agriculture for the Biocontrol of Fungal Phytopathogens and Stimulation of Plant Growth. Int. J. Mol. Sci. 23:2329. https://doi.org/10.3390/ijms23042329.

Ferrusquía-Jiménez NI, Chandrakasan G, Torres-Pacheco I, Rico-Garcia, E, Feregrino-Peréz AA and Guevara-González RG (2020). Extracellular DNA: A Relevant Plant Damage-Associated Molecular Pattern (DAMP) for Crop Protection Against Pests–A Review. Journal of Plant Growth Regulation 40(2):451-463. Springer. https://doi.org/10.1007/s00344-020-10129-w.

Cui Sun, Ming Lin, Da Fu, Jiali Yang, Yining Huang, Xiaodong Zheng and Ting Yu. (2018). Yeast cell wall induces disease resistance against Penicillium expansum in pear fruit and the possible mechanisms involved. Food Chemistry 241:301-307. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.08.092.

Vázquez-Hernández MC, Parola-Contreras I, Montoya-Gomez LM, Torres-Pacheco I, Schwarz D and Guevara-Gonzalez RG (2019). Eustressors: chemical and physical stress factors used to enhance vegetables production. Sci. Hortic. (Amst.) 250:223-229. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.02.053.

Quintana-Rodriguez E, Duran-Flores D, Heil M and Camacho-Coronel X (2018) Damage-associated molecular patterns (DAMPs) as future plant vaccines that protect crops from pests. Sci Hortic 237:207-220.