El papel de los estomas en los mecanismos de defensa de las plantas

Las plantas viven en ambientes que cambian un montón. Tienen que crecer mientras se preparan para defenderse de cosas como plagas y cambios de clima. Para manejar esto, las plantas han desarrollado formas de reaccionar a diferentes tipos de estrés. Estas pueden ser cosas como demasiado calor, poca agua o incluso ser comidas por insectos. Una de las maneras ingeniosas en que las plantas responden es cambiando su estructura física y soltando ciertos químicos.

Cuando las plantas se lastiman o están bajo estrés, sueltan un grupo de químicos conocidos como Volátiles de Hoja Verde (GLVs). Estos químicos son como señales de advertencia para otras partes de la planta e incluso para plantas cercanas. La liberación de GLVs ayuda a preparar las células vecinas de la planta para lo que podría venir, como más desafíos ambientales. Sin embargo, cómo viajan estas señales y qué tan efectivas son depende de si los pequeños agujeros en las hojas, llamados Estomas, están abiertos o cerrados.

#Estomas y Su Rol

Los estomas son pequeños poros en las superficies de las plantas que permiten el intercambio de gases con el ambiente. Dejan que las plantas absorban dióxido de carbono (CO2) para la fotosíntesis y liberen vapor de agua. Cuando las plantas enfrentan estrés, como falta de agua o lesiones, generalmente cierran sus estomas para conservar agua. Este cierre afecta cuánto CO2 pueden absorber y cuánto GLVs pueden liberar.

Cuando los estomas están cerrados, surgen preguntas sobre qué tan efectivas son las señales de GLV. Si los estomas están cerrados, entonces el camino para que los GLVs entren a la planta o salgan hacia otras plantas está bloqueado. Esto se convierte en un gran problema considerando cuán sensibles pueden ser los GLVs y cómo el viento puede llevarlos o dispersarlos lejos de la planta.

#Señales Químicas

Los GLVs se comparten a través del aire y pueden causar reacciones en las plantas, como un aumento de iones de calcio dentro de las células. Esto a menudo es seguido por la activación de una vía en la planta que produce otro grupo de químicos llamados ácido jasmónico (JA). JA está muy involucrado en las reacciones de defensa de las plantas, especialmente cuando las plantas están dañadas por plagas. Por ejemplo, en las plantas de maíz, los GLVs pueden aumentar la respuesta de JA, lo que lleva a que se produzcan más defensas químicas para ayudar a luchar contra los atacantes.

Pero, ¿qué pasa cuando los estomas están cerrados? La investigación muestra que cerrar los estomas puede reducir cuánto ácido jasmónico se produce. Esta reducción significa menos defensas químicas que ayudan a proteger a la planta de más daños.

#El Desafío de la Absorción

Cuando las plantas están expuestas a GLVs, el comportamiento de los estomas puede afectar significativamente cuánto de estos químicos pueden absorber las plantas. Si los estomas están abiertos, las plantas pueden absorber más GLVs, lo que lleva a una respuesta defensiva más inmediata. Sin embargo, si los estomas están cerrados, la absorción de GLVs por parte de las plantas cae drásticamente, lo que significa que pueden estar menos listas para defenderse.

La absorción de GLVs también está relacionada con las condiciones a su alrededor. Factores como el contenido de agua en las hojas y la concentración de GLVs en el aire juegan un papel. Si los estomas están cerrados, la capacidad de la planta para absorber GLVs y otros compuestos útiles se limita, lo que lleva a una respuesta disminuida al estrés.

#Tiempo y Dosis

La investigación muestra que el momento y la cantidad de GLVs a los que una planta está expuesta pueden influir en qué tan efectivamente se defienden. En circunstancias normales, las plantas pueden absorber más GLVs durante los primeros minutos de exposición. Entonces, si los estomas están cerrados durante este tiempo, puede prevenir significativamente que las plantas obtengan las señales que necesitan para una defensa robusta.

El mismo principio se aplica cuando reciben exposición continua a GLVs a lo largo del tiempo. Si reciben GLVs en pulsos pero sus estomas están cerrados, la efectividad de esas señales puede disminuir. Esto significa que incluso si una planta está expuesta a una dosis alta de GLVs, si sus estomas están cerrados, no se beneficiará tanto como podría.

#Mecanismos de Defensa

Las plantas tienen dos formas principales de responder a los GLVs: defensas directas e indirectas. Las defensas directas son cuando las plantas producen químicos que disuaden plagas o enfermedades. Las defensas indirectas ocurren cuando las plantas sueltan señales que atraen insectos benéficos, como depredadores de sus plagas.

Cuando los estomas se cierran, los mecanismos de defensa directa pueden ralentizarse. Sin embargo, en ciertas situaciones estresantes, las plantas pueden aumentar la producción de otros químicos como una forma de combatir el estrés que están enfrentando. Esto significa que, aunque el cierre de estomas puede obstaculizar algunas respuestas, también podría activar otros tipos de defensas dependiendo de la situación.

#El Impacto en Herbívoros

La interacción entre las plantas, sus señales químicas y los herbívoros insectos es compleja. Mientras que algunos insectos son atraídos por los GLVs que las plantas emiten como señales de angustia, otros pueden ser repelidos por las sustancias que las plantas producen en respuesta a la Herbivoría.

Por ejemplo, cuando las plantas de maíz están heridas o estresadas, liberan GLVs que pueden atraer enemigos naturales de las plagas, aumentando las posibilidades de la planta de sobrevivir a un ataque. Sin embargo, si los estomas están cerrados y las plantas no pueden liberar efectivamente estas señales, pueden no atraer la ayuda adecuada al enfrentar amenazas de plagas.

#Observaciones Experimentales

En experimentos, los investigadores han manipulado las condiciones de las plantas para ver cómo el cierre de estomas afecta su absorción de GLVs. Las plantas fueron colocadas en diferentes ambientes, algunas en la oscuridad para cerrar los estomas, mientras que otras recibieron tratamientos para inducir el cierre de estomas con químicos como el ácido abscísico (ABA).

Al analizar los niveles de GLVs, ácido jasmónico y otros compuestos orgánicos volátiles (COV) en las plantas, los científicos pudieron determinar cómo la apertura y cierre de estomas afectaba las respuestas químicas de las plantas a la herbivoría.

Los resultados de estos estudios mostraron que cuando los estomas estaban cerrados, las plantas absorbían significativamente menos GLV y, por lo tanto, producían menos ácido jasmónico, lo que llevaba a una capacidad reducida para activar defensas contra las plagas. Incluso cuando los estomas se reabrieron después del estrés, las plantas no mostraron un aumento fuerte en la defensa ya que se perdieron la ventana inicial de absorción de GLV.

#Conclusión

En resumen, los estomas juegan un papel esencial en cómo las plantas responden a los estreses ambientales, especialmente a través de la acción de los GLVs. La regulación de la apertura de los estomas impacta directamente la absorción de estas señales químicas y su capacidad general para defenderse contra las plagas. Cuando los estomas están cerrados, las plantas no solo limitan su absorción de señales críticas, sino que también disminuyen su efectividad para activar respuestas defensivas.

Entender este proceso ayuda a explicar el equilibrio que las plantas deben mantener entre el crecimiento y la defensa. La compleja interacción de factores ambientales y respuestas fisiológicas destaca la adaptabilidad y resiliencia de las plantas en la navegación de su entorno en constante cambio. Más estudios podrían profundizar nuestro conocimiento sobre cómo las plantas manejan estos desafíos e informar estrategias para mejorar la salud de las plantas en sistemas agrícolas.