Un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, estudió la función ecológica del linalol, un compuesto orgánico volátil abundante en la naturaleza Nicotiana attenuata plantas de tabaco. Encontraron el gen responsable de la síntesis y liberación de linalol, que varía considerablemente en las plantas de la misma especie. Las hembras del tabaco hawkmoth Manduca sexta prefieren poner huevos en plantas con un mayor contenido de linalol natural.Al mismo tiempo, cuanto más linalool liberaba una planta, más insectos y larvas recién eclosionadas eran depredadas por insectos.Los ensayos de comportamiento en entornos cada vez más complejos mostraron que los efectos del linalol son bastante variables, dependiendo del entorno natural y la composición genética de la planta Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Interacciones entre plantas de tabaco, halcones de tabaco e insectos depredadores
Las plantas han desarrollado múltiples estrategias para defenderse contra los animales herbívoros, especialmente los insectos. Además de las defensas mecánicas, como las espinas y las espinas, las plantas también producen compuestos de defensa química que mantienen a raya a los insectos y otros herbívoros. Estas sustancias incluyen compuestos orgánicos volátiles., a menudo solo producido por plantas después del ataque de insectos. Linalool es un compuesto orgánico volátil de plantas; media diferentes interacciones ecológicas con insectos. Su complejo modo de acción ya ha sido objeto de investigaciones previas. Se sabe que el linalool en plantas de tabaco puedeatraer insectos depredadores de Geocoris para mostrarles el camino a su presa: los huevos o las larvas recién eclosionadas de los halcones del tabaco. Sin embargo, como componente de aroma floral, el linalool también es atractivo para los halcones adultos e influye en las polillas hembra en su decisión de poner sus huevos.en una planta Un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Ecología Química dirigido por Meredith SChuman e Ian Baldwin han estudiado las funciones ecológicas del monoterpeno linalol en estado salvaje Nicotiana attenuata plantas con más detalle
El análisis genético de la síntesis de linalool
Los investigadores observaron una correlación entre la tasa de Manduca sexta huevos depredados por los insectos de Geocoris y la cantidad de linalool producida por las plantas respectivas. No observaron tal correlación entre cinco compuestos orgánicos similares emitidos por las plantas de tabaco y la tasa de depredación del huevo. Esto indica que el linalool, de hecho, funcionacomo el grito químico de las plantas en busca de ayuda y atrae insectos depredadores que atacan a las larvas herbívoras. "Las plantas de tabaco varían mucho en su emisión de linalol. Si el linalol tiene principalmente un efecto defensivo, eso es atraer a los depredadores y repeler a los malvados".menos variación. Obviamente, la emisión de linalol no siempre es ventajosa para la planta. Por lo tanto, queríamos explorar sistemáticamente qué interacciones ecológicas resultan de las diferencias en la producción de linalol ", explica Jun He, el primer autor del estudio.
Los científicos pudieron identificar la enzima que regula la síntesis de linalol Nicotiana attenuata y para determinar su base genética. Para lograr esto, cruzaron plantas de poblaciones nativas en Arizona que tenían una alta producción de linalool, con plantas de Utah que produjeron considerablemente menos linalool. Este enfoque, que se llama genética avanzada, permitió unidentificación de genes subyacentes a la variación natural de la síntesis de linalool.
Imágenes especulares de moléculas y sus diferentes efectos
Linalool se presenta en dos formas diferentes, llamadas enantiómeros. Ambos enantiómeros, R - - - linalol y S - + - linalool, son casi idénticos, sin embargo, sus estructuras tridimensionales son imágenes especulares entre sí.Aunque solo S - + - se encontró linalool en natural Nicotiana attenuata poblaciones en Utah y Arizona, los investigadores también usaron plantas en sus experimentos que produjeron su imagen especular, R - - - linalol.Ambos enantiómeros son percibidos como dos compuestos diferentes por los hawkmoths, lo que resulta en diferentes efectos sobre su comportamiento.
Experimentos en un contexto cada vez más complejo
Los científicos probaron el efecto de estas plantas en ensayos de comportamiento con hawkmoths de tabaco. Observaron el comportamiento de hembras apareadas expuestas a dos plantas experimentales diferentes en un ensayo de elección en un túnel de viento para responder a la pregunta de cómo las mezclas de linalool afectan la oviposición.Sorprendentemente, la puesta de huevos solo estuvo parcialmente influenciada por una producción manipulada de los dos enantiómeros de linalol. De hecho, el trasfondo genético de las plantas, es decir, si una planta de Utah o Arizona había sido modificada para producir más linalol, tenía mucha influencia.mayor impacto en las preferencias de las polillas. "Nos sorprendió que el contexto experimental importara aún más que los dos enantiómeros diferentes", explica Richard Fandino, quien diseñó los experimentos del túnel de viento. Los investigadores realizaron experimentos adicionales con polillas y diferentes plantas de tabaco.en cámaras de oviposición y una gran carpa experimental, donde las polillas podían volar alrededor. Sin embargo, las diferencias en las respuestas de las polillas a lila emisión de nalool desapareció, cuanto más complejo se volvió el ambiente.
El significado de las señales en contexto
Contexto es un término lingüístico. Señala el problema de que las palabras o el vocabulario pueden tener diferentes significados dependiendo de la situación de comunicación en la que se utilizan. Esto también es cierto para el componente de "vocabulario químico", linalool. Originalmente, los autoresdel estudio esperaba que un compuesto químico desencadenara un cierto comportamiento ". Sin embargo, nuestro estudio mostró que las polillas prestan atención a muchas características diferentes de las plantas al elegir dónde alimentarse o ovipositar. Luego, integran esta información para elegir entre las disponiblesPor lo tanto, las diferencias en otras propiedades de la planta, así como la disponibilidad de plantas alternativas y sus características, pueden determinar la importancia de cualquier señal individual: en este caso, linalool, "Meredith Schuman, una de las principales autoras de la publicación, resume.
Una mejor comprensión de la defensa de las plantas apropiada para el contexto contra los herbívoros podría ayudar a superar los problemas en la agricultura industrial estandarizada, como la evolución de la resistencia a los pesticidas de uso común.
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Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Ecología Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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