Las defensas químicas de las plantas no solo afectan el crecimiento y el desarrollo de los herbívoros, sino también, indirectamente, los siguientes consumidores en la cadena alimentaria. Un nuevo estudio muestra que los herbívoros y sus depredadores han desarrollado estrategias eficientes para tratar los metabolitos secundarios de las plantas tóxicas.Las orugas de la polilla del lomo del diamante despliegan una enzima intestinal específica para hacer que las sustancias tóxicas de su planta huésped sean inofensivas. Sin la actividad de esta enzima, el crecimiento, la supervivencia y la reproducción se ven perjudicadas. Sin embargo, las larvas de encaje depredadoras se alimentan de orugas envenenadas sin graves consecuencias negativas,porque tienen su propio mecanismo de desintoxicación. eLife , diciembre de 2019, doi: 10.7554 / eLife.51029.
Para alimentarse con éxito de una planta, los herbívoros necesitan superar las sustancias químicas que la planta produce para defenderse. Un grupo de estos compuestos defensivos son los glucosinolatos, que son producidos por todas las especies de vegetales crucíferos, incluidos el repollo, el brócoli yrábano picante, pero también por la planta modelo Arabidopsis thaliana. Los glucosinolatos se convierten fácilmente en isotiocianatos tóxicos. Algunos herbívoros despliegan mecanismos para prevenir la formación de isotiocianatos. Entre ellos está la polilla del diamante Plutella xylostella, una plaga agrícola importante que se especializa en repollo y plantas relacionadasLos brotes masivos repetidos han hecho de este herbívoro una plaga de hortalizas económicamente importante en todo el mundo.
Un grupo de científicos del Departamento de Bioquímica del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, y el Instituto Indio de Educación e Investigación Científica en Pune, India, querían averiguar si la transformación enzimática de los glucosinolatos está enDe hecho, un mecanismo de desintoxicación que es crucial para el crecimiento, la supervivencia y la reproducción del insecto plaga Además, las orugas de la polilla de la parte posterior del diamante son parte de una cadena alimentaria porque son consumidas por otros insectos, como las larvas de encaje.depredadores voraces que se alimentan de muchos tipos diferentes de presas de insectos. Por esta razón, también se usan como organismos beneficiosos en el control biológico de plagas. Por lo tanto, los científicos querían saber cómo los glucosinolatos en los herbívoros afectarían a sus depredadores.
Primero, los investigadores mostraron que las larvas de la polilla del lomo del diamante que se alimentan de plantas crucíferas producen más enzimas de desintoxicación específicas. Sin embargo, las larvas que ya no podían producir la enzima estaban claramente deterioradas en su desarrollo cuando se alimentaban de plantas que producíanglucosinolatos en sus hojas: su crecimiento disminuyó, su tasa de supervivencia fue menor y tuvieron menos crías. El análisis químico reveló que estas orugas contenían altas cantidades de isotiocianatos venenosos.
Para los científicos, este descubrimiento demostró que la desintoxicación enzimática es crucial para la supervivencia de la polilla del lomo de diamante. Sin embargo, Daniel Giddings Vassão, líder del grupo en el Departamento de Bioquímica que dirigió el estudio con Sagar Pandit del instituto asociado en Pune, tambiénseñala que la formación de la enzima es costosa para los insectos: "Aunque la presencia de la enzima aumenta significativamente el rendimiento de las orugas, este beneficio conlleva costos. Los insectos se desempeñan mucho mejor en las plantas sin glucosinolatos. La ecología de la plantalas defensas son muy complejas. Incluso cuando un herbívoro ha desarrollado una reacción química inteligente para desintoxicar un compuesto de defensa de la planta, la planta puede continuar produciendo defensas químicas siempre que la desintoxicación agote los recursos de insectos ".
Los científicos no solo querían saber cómo las orugas de la polilla del lomo del diamante lidian con las defensas de las plantas, sino también si los compuestos defensivos de las plantas afectan el siguiente nivel de la cadena alimentaria, es decir, los insectos depredadores que se alimentan de estas orugas ". Pensamos queel bloqueo de la transformación química de los glucosinolatos en las orugas de la polilla del lomo del diamante tendría un impacto desfavorable en las alas de depredadores. Sin embargo, para nuestra sorpresa, encontramos que las alas de encaje no sufrieron casi ningún efecto negativo cuando se alimentaron con tales orugas ", comentó Ruo Sun, el primer autor del artículo.Si las larvas de Lacewing se alimentan de orugas que pueden desintoxicar glucosinolatos o de orugas que contienen isotiocianatos altamente tóxicos, no hay ninguna diferencia: las larvas de Lacewing crecen un poco más lentamente cuando se alimentan completamente de orugas venenosas; sin embargo, esto no tiene ningún impacto en suaptitud física y no cambia su elección de presa. Investigaciones posteriores revelaron que las larvas lacewing sontambién pueden hacer que los isotiocianatos sean inofensivos, aunque despliegan un mecanismo de desintoxicación diferente al de las larvas de la polilla del lomo de diamante.
Los resultados también son de interés con respecto a las posibles estrategias para combatir esta plaga económicamente importante, según Jonathan Gershenzon, director del Departamento de Bioquímica: "Nuestro estudio muestra que la capacidad de la polilla del diamante para sobrevivir y desarrollarse con éxito en glucosinolatoque contienen plantas depende de su capacidad para metabolizar químicamente estas defensas. Mientras tanto, el ala verde común, un depredador generalista de la polilla del lomo del diamante también metaboliza los glucosinolatos, pero de una manera diferente. Los esfuerzos futuros para controlar la polilla del lomo del diamante podrían emplear una plaga integrada.estrategia de control: interferir con la desintoxicación de la polilla del lomo de diamante y al mismo tiempo desplegar depredadores, como las alas de encaje, que no se ven afectados incluso si el herbívoro carece de un sistema de desintoxicación ".
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 :
Cite esta página :