Plantas; resistencia inducida a enfermedades; avances de la investigación
En la producción agrícola, generalmente se rocían pesticidas químicos para controlar la aparición y el daño de las enfermedades de las plantas. Sin embargo, el uso frecuente y prolongado de pesticidas químicos conducirá a una serie de problemas como resistencia bacteriana, aumento de residuos de pesticidas en productos vegetales, contaminación ambiental y destrucción de la diversidad biológica y el equilibrio del ecosistema. Con la mejora de la calidad de vida, la demanda de alimentos verdes aumenta día a día y existe una necesidad urgente de encontrar nuevos métodos de prevención libres de contaminación y libres de contaminación.
La resistencia a enfermedades inducidas por las plantas se refiere a la resistencia de las plantas a patógenos dañinos inducida por factores externos. Hay dos tipos de resistencia a enfermedades inducidas: una es una reacción local rápida, es decir, las células huésped locales mueren rápidamente después del tratamiento de inducción y el patógeno está restringido dentro de las células necróticas y no puede expandirse más; la otra es una respuesta fisiológica que Aumenta o mejora la resistencia a las enfermedades de las plantas, inhibiendo el crecimiento y la expansión de bacterias patógenas. La resistencia inducida ha atraído una amplia atención como un nuevo medio de control de enfermedades de las plantas en el futuro.
1. Resistencia de las plantas
La resistencia de las plantas generalmente se refiere a la capacidad de las plantas para resistir condiciones de vida externas adversas, incluida la resistencia a plagas y enfermedades, condiciones adversas del agua, condiciones de temperatura y condiciones del suelo. y daños mecánicos, etc. Entre ellos, los mecanismos de resistencia a las enfermedades han sido bien estudiados. La investigación moderna ha confirmado que después de que las plantas son infectadas por patógenos, inducen la producción de proteínas relacionadas con la enfermedad a través de reacciones alérgicas y resistencia sistémica adquirida, que es una función de defensa biológica inherente de muchas plantas. Investigaciones recientes también han descubierto que las plantas tienen mecanismos de respuesta similares al daño por frío, al daño por calor y a factores de estrés de las raíces (sequía, anegamiento, salinidad, hipoxia, etc.). ), y todos transmiten la sensación y el reconocimiento de los factores de estrés a través de sustancias específicas, movilizando el sistema de defensa para resistirlos.
2. Factores que inducen la resistencia
2.1 Factores biológicos
Los inductores biológicos pueden ser bacterias vivas, filtrado de cultivos bacterianos, bacterias y lodos o extractos de células bacterianas y sustancias saprofitas. Los microorganismos también pueden inducir resistencia a las enfermedades en las plantas. Los hongos saprofitos inducen resistencia a la antracnosis en el pepino. Trichoderma harzianum T39 no solo puede resistir Botrytis cinerea, sino que también puede inducir resistencia en las plantas y promover el crecimiento de bacterias y hongos de la rizosfera. Las bacterias de control biológico de la rizosfera con efectos promotores del crecimiento provienen principalmente de investigaciones sobre Pseudomonas. y Bacillus spp. Weng Qiyong y otros descubrieron que las bacterias dominantes JIB07 y B09 aisladas de la rizosfera de cultivos sanos no sólo pueden mejorar la actividad de la peroxidasa de los cultivos tratados, sino que también tienen resistencia a las bacterias patógenas. En pruebas de campo, sus efectos de control sobre el mildiú velloso de la col china alcanzaron el 38,5% y el 16,5% respectivamente. Las bacterias promotoras del crecimiento aisladas de la rizosfera del pepino inducen resistencia al marchitamiento por fusarium del pepino y a la mancha foliar angular bacteriana para retrasar la aparición de síntomas de enfermedades y reducir la mortalidad de las plantas.
2.2 Factores físicos
Los factores físicos, incluidos los daños por hielo seco, el tratamiento electromagnético, las descargas eléctricas, las altas temperaturas o la radiación ultravioleta, etc., provocarán la producción y acumulación de fitoquímicos, con lo que se producirán inducir a las plantas a desarrollar resistencia a la enfermedad. Irradiar los hipocótilos de los frijoles con rayos ultravioleta durante 24 a 48 horas puede hacer que los frijoles sean resistentes a la antracnosis. El tratamiento con congelación de los tallos de soja puede provocar la acumulación de fitoquímicos. Los rayos X y los tratamientos térmicos locales también pueden inducir resistencia a las enfermedades de las plantas.
2.3 Factores Químicos
Los inductores químicos deben cumplir con los siguientes principios: la sustancia y sus metabolitos no tienen actividad antibacteriana directa dentro y fuera de la planta; esta sustancia puede cambiar la interacción entre las plantas; y bacterias patógenas interactúan de manera que las plantas tienen fenotipos de interacción incompatibles; la sustancia puede inducir resistencia en las plantas a al menos una o algunas bacterias patógenas. En comparación con los factores biológicos, los factores químicos son fáciles de producir, fáciles de transportar, fáciles de almacenar, de bajo costo, estables en sus efectos de control, fáciles de usar, menos afectados por los factores ambientales del campo, no tienen actividad directa contra las bacterias patógenas, tienen una amplia resistencia a enfermedades inducidas por las plantas, y tiene las ventajas de no tener impacto sobre plántulas no patógenas y favorecer la protección de poblaciones microbianas beneficiosas de cultivos. Hoy en día, los factores químicos se han convertido en un medio importante para prevenir y controlar enfermedades de las plantas y se utilizan ampliamente. Los inductores químicos utilizados actualmente incluyen principalmente ácido salicílico, ácido junguiano, ácido oxálico, ácido araquidónico, ácido linolénico, ácido linoleico, ácido oleico, ácido dicloroisonicotínico, benzoxazol, quitosano y aminoésteres.
3. Mecanismo de resistencia inducida a enfermedades
Desde que la gente descubrió el fenómeno de la resistencia a las enfermedades de las plantas, se han realizado investigaciones en profundidad al respecto. Aunque inicialmente se entendieron los mecanismos que inducen la resistencia a las enfermedades, muchos aspectos requieren mayor exploración. El mecanismo de inducción de resistencia a enfermedades de las plantas es complejo e implica una serie de cambios estructurales y funcionales en tejidos, células y ensayos. En términos generales, hay cuatro factores que inducen la resistencia de las plantas a las enfermedades.
3.1 Cuando las bacterias patógenas infectan las plantas, a menudo lignifican rápidamente las partes impregnadas, lo que provoca el depósito de lignina. La síntesis técnica de precursores de lignina, los fenoles, también puede reducir la actividad biológica de membranas, enzimas y toxinas patógenas.
3.2 Después del tratamiento de inducción, las actividades de la peroxidasa, la polifenol oxidasa, la fenilalanina amoniaco liasa y la quitinasa en las plantas aumentaron considerablemente. El aumento de las actividades POD y PO puede aumentar el contenido de óxidos fenólicos en las plantas, inhibiendo así la acción de las enzimas en las paredes celulares de las bacterias patógenas. PAL es una enzima clave y una enzima limitante de la velocidad en la vía metabólica de los fenilpropionoides. Puede catalizar la desnitrificación directa de la L-fenilalanina para generar ácido transcarnósico, promoviendo así la síntesis de lignina.
3.3 Las plantas pueden producir fitoalexinas tras el tratamiento de inducción. Las defensinas vegetales son una clase de metabolitos secundarios antibacterianos producidos o acumulados cuando las plantas son infectadas por bacterias patógenas o inducidas por diversos factores biológicos, físicos y químicos. En general, tienen bajo peso molecular y lipofilicidad y son una de las sustancias importantes en las respuestas de defensa de las plantas. Son muy tóxicos para los patógenos, pero su especificidad no es evidente. La PA se puede formar tanto en plantas resistentes como susceptibles a enfermedades, pero se forma rápidamente en plantas resistentes a enfermedades y alcanza su punto máximo en las primeras etapas de la infección.
3.4 Las plantas pueden producir proteínas relacionadas con el curso de la enfermedad después del tratamiento de inducción. Las proteínas relacionadas con la patogénesis son un tipo de proteínas solubles con resistencia de amplio espectro producidas por las plantas cuando son estimuladas y estresadas por patógenos o diferentes factores. Tienen bajo peso molecular y propiedades proteolíticas, y algunas proteínas PRP también tienen actividad enzimática. El PRP se clasificó por primera vez a partir del sitio de reacción alérgica de las hojas de tabaco inoculadas con TMV. Posteriormente, se descubrió que hongos, bacterias, virus y otros patógenos también pueden inducir el PRP después de infectar las plantas. PXP puede matar o contrarrestar directamente la actividad patógena. En algunas plantas, la expresión inducida de la proteína PRP se considera uno de los indicadores bioquímicos de la resistencia a las enfermedades de las plantas.
4. Aplicación y desarrollo de la resistencia a enfermedades inducidas por las plantas en la producción agrícola y forestal.
Las enfermedades de las plantas siempre han sido el principal obstáculo que restringe los rendimientos altos y estables, la producción segura y de alta calidad. de cultivos. Utilizar la resistencia a las enfermedades de las plantas para cultivar y promover variedades resistentes a las enfermedades es la medida más eficaz y económica para la prevención y el control de las enfermedades de los cultivos. La inducción de plantas es aplicable tanto a dicotiledóneas como a monocotiledóneas, pero generalmente sólo tiene un efecto significativo en las plántulas. Mediante la expresión inducida de varios genes de defensa y el efecto sinérgico de sus productos, se puede resistir eficazmente la resistencia inducida. En la mayoría de los casos, la expresión genética es el resultado del reconocimiento molecular y la transferencia de información que actúa sobre los elementos reguladores correspondientes en la estructura genética después de inducir la estimulación de la señal. Al estudiar el mecanismo de resistencia inducida a enfermedades en las plantas, las personas pueden utilizar la tecnología del ADN recombinante para explorar el potencial de defensa de las plantas, especialmente los elementos reguladores y el inicio de la recepción de señales, lo que tendrá un profundo impacto en la ingeniería genética y la construcción de genes resistentes a las enfermedades. estrategias.
Aunque el estudio de los mecanismos de resistencia a las enfermedades de las plantas ha acumulado una gran cantidad de datos de histopatología, fisiología y biología molecular, una mayor investigación sobre los mecanismos de resistencia inducida proporcionará en última instancia una base para la ingeniería genética y la inducción de la resistencia a las enfermedades de las plantas. La utilización de la resistencia sentará las bases y también enriquecerá enormemente la teoría del manejo integral de cultivos y cultivos comerciales. Es inofensivo para los humanos y los animales, puede minimizar el uso de pesticidas y reducir la contaminación de los pesticidas al medio ambiente. es un factor importante para el desarrollo futuro de cultivos y cultivos comerciales. Es una opción ideal para el cultivo libre de contaminación y la producción de alimentos seguros y ecológicos. El desarrollo y la industrialización de inductores eficientes, no tóxicos y de amplio espectro tendrán un enorme impacto en toda la humanidad y en todo el ecosistema.
Referencia
[1] Guo Zhen, Hu Xiaoping, Yang Zhiwei, Li Zhenqi Resistencia inducida de la cepa altamente virulenta You ⅱ a la roya lineal del trigo ⅰ. Observaciones preliminares sobre la resistencia inducida [J]. Journal of Northwest A&F University (Edición de Ciencias Naturales), S1, 2005
[2] Yi, Ye Huazhi. Resistencia del maíz a la mancha foliar por Curvularia inducida por productos químicos exógenos [J]; Plant Protection Número 5, 2005
, Qiu, Yang Xiufen, Zeng Hongmei y Guan Chunyun. Cambios en la resistencia a las enfermedades del algodón y enzimas relacionadas inducidas por los elicitores de proteínas del almidón de Alternaria [J China Biological Control, 03, 2007].