El hawkmoth de tabaco Manduca sexta es un importante polinizador de las especies de tabaco silvestre Nicotiana attenuata ; sin embargo, las larvas hambrientas nacen de los huevos que estas polillas ponen en las hojas. Un equipo interdisciplinario de científicos del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, ha descrito un gen en Nicotiana attenuata que permite a la planta resolver el dilema que surge cuando un polinizador también es un herbívoro peligroso. El gen NaTPS38 regula la producción del compuesto volátil E - α-bergamoteno.Por la noche, las flores de tabaco producen este olor que es atractivo para los halcones de tabaco adultos, mientras que durante el día, las hojas de tabaco emiten el compuesto para atraer insectos depredadores para alimentarse Manduca sexta larvas y huevos.
Las plantas con flores dependen de los vectores de polen para reproducirse. Sin embargo, una planta tiene un problema si un polinizador, que es atraído por los olores de las flores dulces, deposita sus huevos en la planta después de que se completa la polinización, y de estos huevos eclosionan vorazmente.orugas listas para atacar las sabrosas hojas con su enorme apetito.
Los científicos del Instituto Max Planck de Ecología Química han descubierto un gen en la especie de tabaco silvestre Nicotiana attenuata llamado NaTPS38, que regula la producción de un compuesto aromático, el sesquiterpeno E -alfa-bergamoteno, tanto en flores como en hojas ". Observamos que Nicotiana attenuata las plantas emiten E -alpha-bergamotene en las flores por la noche para atraer Manduca sexta polillas como polinizadores. El compuesto hace que una polilla mantenga su trompa por más tiempo en una flor y el éxito de la polinización aumenta. La emisión del mismo compuesto en las hojas atacadas por Manduca sexta las larvas durante el día, sin embargo, atraen a los depredadores de las larvas y actúan como una defensa indirecta ", resume el primer autor Wenwu Zhou. De esta manera, la emisión específica de tejido de un compuesto ayuda a las plantas silvestres de tabaco a interactuar de manera más ventajosacon Manduca sexta .
En el estudio participaron investigadores de cuatro grupos diferentes. Originalmente, Wenwu Zhou y el líder del proyecto Shuqing Xu del Departamento de Ecología Molecular querían estudiar la base genética de la emisión de E -alfa-bergamoteno después de la herbivoría. Encontraron que la terpeno sintasaEl NaTPS38 se activó cuando los insectos atacaron las plantas de tabaco.Los investigadores del Departamento de Bioquímica pudieron confirmar que el NaTPS38 está realmente involucrado en la producción de E -alpha-bergamotene. Cuando los investigadores examinaron la expresión de NaTPS38 en diferentes partes del tabacoLas plantas descubrieron para su sorpresa que el gen también estaba altamente expresado en las flores. Sin embargo, la función ecológica de la emisión de E -alpha-bergamotene en las flores todavía no estaba clara. El hecho de que el E -alpha-bergamotene era floralemitido principalmente por la noche condujo a la hipótesis de que el compuesto interactúa con polinizadores nocturnos, especialmente Manduca sexta polillas
Otros análisis en el Departamento de Neuroetología demostraron que los receptores neurales activados E -alfa-bergamoteno purificados en la punta de la trompa de Manduca sexta polillas. Experimentos en carpas con plantas de tabaco y halcones realizados por investigadores del Departamento de Ecología Molecular revelaron que el éxito de la polinización aumentaba cuando las flores emitían altas cantidades de E -alfa-bergamotene.
Aunque el gen NaTPS38 es muy similar a una monoterpeno sintasa, no obstante es responsable de la producción del sesquiterpeno E -alfa-bergamoteno. Por lo general, un gen de la familia de sesquiterpeno sintasa regula la producción de dicho compuesto, pero enEn este caso, parece que el gen NaTPS38 violó esta regla general. El análisis de la función y la historia evolutiva de NaTPS38 reveló que este gen se originó a partir de una duplicación de una monoterpeno sintasa que luego desarrolló la capacidad de producir E -alfa-bergamoteno, uncompuesto sesquiterpénico. Este proceso evolutivo único probablemente ocurrió antes de la divergencia de diferentes especies de Solanaceae, la familia de plantas que incluye el tabaco.
El hecho de que un solo gen en Nicotiana attenuata media la polinización y la defensa al producir alfa-bergamoteno específico de tejido es un ejemplo de un fenómeno llamado pleiotropía ecológica ". La evidencia acumulada sugiere que la pleiotropía ecológica puede ser bastante común en las plantas. Nuestro trabajo demuestra que las interacciones entre diferentesLos factores ecológicos, como los polinizadores y los herbívoros, son importantes para la evolución de la planta. Sin embargo, sabemos poco sobre el grado en que estas interacciones pueden afectar la adaptación de la planta a su entorno ", explica Shuqing Xu. Los científicos están desarrollando un nuevo programa de investigaciónque tiene como objetivo abordar esta cuestión de manera sistemática.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Ecología Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :