Inducción de Defensas en los Cultivos Productos Fitofortificantes

Transcripción

1 Inducción de Defensas en los Cultivos Productos Fitofortificantes Félix Martínez.- Presentación ICEA

2 Otros medios de defensa fitosanitaria.- Orden APA/1470/2007

3 Otros Medios de Defensa Fitosanitaria, incluyen Productos no fitosanitarios que permiten mitigar, reducir o evitar daños producidos por enfermedades, plagas o factores abióticos adversos O un productos que inducen respuestas de defensa de la planta frente a factores bióticos o abióticos adversos O un productos destinado a favorecer el aumento de vigor de los cultivos Como antecedente En el año 2003 se aceptó en España una nueva categoría entre los productos Fitosanitarios, que se denominó Productos Fitoestimulantes ( además de herbicidas, insecticidas, fungicidas y fitorreguladores)

4 Registro de productos similares en otros países: Turquía, por ejemplo find below the required documents needed to register a Plant Activator in Turkey in case we will only mention sentences about features of plant activators in the label. Plant Activators have some special features that activates plants natural defense system, make more benefits from nutrients, helps to protect the plants from stress conditions and/or natural and/or chemical strengthener that increases the yield and quality, increases resistance, improves soil structure and carries one or more of these features.

5 Salubridad Global de los Cultivos / Producto Regulador de la Salud Vegetal Un concepto importante para favorecer de forma racional la producción agrícola En la salubridad de los cultivos contribuyen por igual: la planta, el medio ambiente, la nutrición, los productos fitosanitarios y otros medios (riego, plástico, etc Es un concepto acorde con los objetivos de la Producción Integrada Un método racional para evitar pérdidas de producción, para mejorar la calidad, al cosechar y en post-cosecha Un Medio de Defensa Fitosanitario, responde al concepto de Regulador de la Salud Vegetal

6 Qué ocurre en la planta frente a una situación de estrés?

7 Qué ocurre en la planta frente a una situación de estrés? El mecanismo de respuesta defensiva es similar frente a cualquier tipo de estrés, biótico o abiótico Sea el ataque de un patógeno, helada, sequía, salinidad, fitotoxicidad, etc., en todos los casos, la planta percibe el ataque e inicia la defensa. La célula vegetal precisa de un aumento muy grande en el contenido en Calcio en el citosol. Para ello deben abrirse los canales de entrada de los iones Ca 2+, iones que han estado almacenados en las vacuolas o en los espacios intercelulares En el citosol, el ión Ca 2+ se une a una proteína llamada calmodulin, formando el complejo Ca 2+ - Calmodulin El Calcio cumple la función de segundo mensajero, como transductor de la señal, interviniendo en numerosos procesos fisiológicos. El Calcio como segundo mensajero, transducirá la señal que activará la expresión de genes involucrados en la síntesis de proteínas de resistencia.

8 Cómo facilitar o activar la entrada de Calcio en el citosol?

9 Estrategia para conseguir la Salubridad Global de los Cultivos 1ª etapa: Aprovechar la capacidad natural de las plantas para activar mecanismos de defensa frente al estrés, biótico o abiótico. Plant Defense Signal Transduction Pathways Utilizar la naturaleza como modelo

10 Rutas de Transducción de Señales en los mecanismos de Defensa de las Plantas

11 La transducción de señales no solo activa mecanismos de defensa Además de las rutas del ácido salicilico, ácido jasmónico y etileno también existen rutas a través de otras fitohormonas giberelinas, auxinas, citoquininas, etc., que activan respuestas implicadas en el desarrollo y producción de la planta

12 Mecanismos de Defensa de las Plantas frente a Enfermedades y Plagas Presentes Inducidos

13 El mecanismo de la vida ELICITOR (emisor) Señal RECEPTOR Transmisión de la Señal (fitohormonas) RESPUESTA

14 Mecanismos de Resistencia Presentes en la Planta Protección física: Barreras en la superficie de la planta Protección física: Barreras internas en la planta Protección química: Metabolitos secundarios Cutina Suberina Cera Formación de tejidos suberizados Terpenos Compuestos fenólicos Compuestos que contienen N

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16 Metabolitos secundarios Terpenos Monoterpenos Piretroides Monoterpenos + Sesquiterpenos Aceites esenciales Compuestos fenólicos Juegan un papel muy complejo en las plantas Alelopatías Flavonoides: pigmentación y defensa Isoflavonoides Fitoalexinas Compuestos que contienen N Alcaloides

17 Estrategia para conseguir la Salubridad Global de los Cultivos 2ª etapa: Activar la en la planta activar mecanismos de defensa frente al estrés, biótico o abiótico. Plant Defense Signal Transduction Pathways Utilizar la naturaleza como modelo

18 Mecanismos de Resistencia Inducida Resistencia gen a gen Respuesta Hipersensitiva (HR) Resistencia Sistémica Adquirida (SAR) Resistencia Sistémica Inducida (ISR) Resistencia Inducida por Elicitores (sistémica o no) Resistencia Inducida por Mordeduras (WIR) Resistancia Inducida por productos Químicos (CIR) Síntesis de Compuestos Antimicrobianos (Péptidos, Proteínas PR, Fitoalexinas, etc)

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21 Plant cell death characterized as hypersensitive response Basis for innate defense/immune mechanism for Plant Animal insects

22 Erwinia amylovora como ejemplo: Respuesta Hipersensitiva en tabaco Compatible Incompatible Hoja de manzano Hoja de tabaco Enfermedad Necrosis celular (HR) Resistencia

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24 Resistencia Sistémica Adquirida (SAR) Es el mecanismo de resistencia mejor caracterizado Se activa local y sistémicamente, tras la infección de la planta por patógenos que producen necrosis (virus, bacterias, hongos,) La SAR confiere resistencia al patógeno que la ha activado, pero también a otros patógenos. Confiere resistencia frente a una segunda infección La activación de la SAR va acompañada de un incremento endógeno, local y sistémico de ácido salicílico (SA) Esta acumulación de SA activa una serie de proteínas reguladoras, como NPR1/NIM y factores transcripcionales (TGAs) que controlan la expresión de genes de defensa que codifican proteínas PR (Patogenesis Related) La aplicación exógena de SA sobre la superficie de una planta es capaz de inducir una respuesta de defensa similar a la activada en la SAR, pero solo es funcional en plantas capaces de sintetizar o acumular SA

25 Resistencia Sistémica Inducida (ISR) Se activa por determinadas cepas bacterianas del suelo, que son capaces de colonizar las raíces de las plantas. Al igual que la SAR, la ISR es una resistencia sistémica, de amplio espectro (virus, bacterias, hongos) y duradera La activación de la ISR no depende de un incremento endógeno local y sistémico de SA. Por el contrario dicha resistencia depende de las rutas reguladas por las hormonas etileno (ET) y ácido jasmónico (JA). En plantas que tienen bloqueadas estas rutas, del ET y JA, la ISR no es operativa. Cómo en la SAR, la ISR es dependiente de la proteína reguladora NPR1/NIM1, aunque tras la activación de esta resistencia, los genes de defensa que se expresan son distintos de los activados en la SAR

26 Resistencia Inducida por herida (WIR) Se activa tras el ataque de una planta por insectos que causan daño/herida, como los insectos comedores. La WIR es una resistencia sistémica y duradera, pero no es de amplio espectro, ya que protege frente a otros insectos comedores La activación de la WIR depende de la ruta regulada por la hormona JA Se conoce la señal sistémica de la WIR que es un péptido denominado sistemina Igualmente, se ha identificado el receptor celular de la sistemina, que es una RLK (Receptor-Like Kinase)

27 Resistencia Inducida por Elicitores Son moléculas esenciales para la fisiología y ciclo vital de un patógeno, características de determinados grupos (no solo de una raza) Se incluyen liposacáridos (LPS), peptidoglicano (PGN), flagelina (Fgl22), lipopéptidos, proteínas harpin (HP), componentes de la pared celular (quitina, glucanos y mananos) de hongos. Son moléculas muy estables, cuya variabilidad es inferior a la del resto del patógeno, por lo cual han sido elegidas por plantas y animales como las huellas delatoras de los diferentes grupos de patógenos. El Elicitor precisa ser reconocido en la planta por un Receptor (proteína), que activa la expresión de genes de defensa

28 Síntesis de Compuestos Antimicrobianos (Péptidos, Proteínas PR, Fitoalexinas, etc) ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA DE PÉPTIDOS DE PLANTAS A Actividad in vivo B Resistencia por sobreexpresión de péptidos en plantas

29 La inducción de respuestas en la planta no se limita sólo a defensa frente al estrés aumentar la producción también es posible

30 Respuestas sobre el crecimiento y fisiología en la planta como consecuencia de la acción de inductores / receptores Cambios fisiológicos Cambios en la expresión de genes Intercambio iónico Fotosíntesis Absorción de nutrientes Proteínas fotosistema Enzimas fijación carbono Síntesis proteínas Transporte/Procesado de proteinas Ca 2+ Regulador de proteínas Metabolismo de la pared celular Síntesis de poliaminas Genes de la inducción floral y del cuajado de frutos Genes del tamaño de los frutos Aumento desarrollo Floración mas precoz Floración más uniforme Vigor Color Maduración más precoz Aumento biomasa radicular Incremento producción Firmeza frutos Calidad post-cosecha

31 Actualmente han proliferado las empresas que incorporan en sus catálogos Fitofortificantes, Elicitores, Inductores de Defensas Mi impresión es que se tararea la música, pero se desconoce la letra

32 Comentarios sobre algunos casos específicos: - Aminoácidos - Fosfito potásico - Microorganismos - Micorrizas - Elicitores -.

33 Comentarios finales La utilización práctica de este tipo de productos requiere una predisposición favorable de los agricultores La percepción de la eficacia no es fácil, en muchos casos La actividad no puede valorarse con el mismo criterio que un fitosanitario biocida Es necesario el entrenamiento de los utilizadores. El futuro implica el menor uso de fitosanitarios de síntesis, una nutrición basada en la utilización racional de fertilizantes, macro y micro, y en la interrelación entre nutrición y sanidad En definitiva, el futuro requiere utilizar herramientas acordes con el concepto de Salubridad Global de los Cultivos