Plant Vaccines: A New Quality Productive Force in Agriculture

Fertilizante|Proceso

En el proceso de producción agrícola, muchos organismos nocivos pueden afectar la calidad y el rendimiento de los cultivos. Esto puede resultar en pérdidas económicas importantes. Por lo tanto, la seguridad internacional de los cultivos sigue siendo una cuestión crucial y una solución importante es desarrollar un entorno verde.

Productos con funciones de control biológico en el mercado:

Pelicitor basado en proteínas:Sustancias que mejoran las respuestas de defensa de las plantas.

Quitosano y sustancias relacionadas con el quitosano.:Mejoran el crecimiento de las plantas al promover el desarrollo de las raíces y la salud general, aumentan la resistencia a las enfermedades al inducir mecanismos de defensa de las plantas y mejoran la salud del suelo al retener la humedad y los nutrientes. Además, el quitosano se utiliza en pesticidas biodegradables y puede estimular la actividad microbiana beneficiosa en el suelo. También ayuda a aumentar la eficiencia de los fertilizantes al mejorar la absorción de nutrientes y reducir la lixiviación.

Harpin, una vacuna vegetal, se dirige principalmente a las hojas y raíces. Se une a receptores especiales de las hojas, iniciando el proceso de defensa. Harpin también crea poros en la membrana celular, lo que le permite ingresar a la célula. Una vez dentro, activa cientos de genes que ayudan con el equilibrio y la defensa.

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Imagen 1: La proteína bacteriana Harpin ayuda a la planta activando el gen NDR1. Esto activa varios componentes, incluidas las partículas de fusión de membrana NDR1-1, EDS1, TGA2, RO y 20S.

PR1 es clave para defenderse contra nematodos, bacterias y hongos. PR1 y RO tienen secuencias de señales que les permiten moverse a través del sistema de secreción utilizando vesículas del retículo. La RO también ayuda a producir alcaloides tóxicos, que combaten los hongos patógenos.

En 2000, la vacuna vegetal proteína Harpin pasó la prueba de residuos de pesticidas de la EPA y se convirtió en un nuevo tipo de regulador del crecimiento vegetal. Li Hepeng y otros confirmaron que el polvo humectable Harpin tenía una eficacia del 52,7 % contra la esclerotinia del girasol, lo que aumentaba significativamente el rendimiento de los cultivos.

*Según la Tabla 1, todos los agentes inductores de resistencia probados redujeron la incidencia y la gravedad de la esclerotinia del girasol en diversos grados. Entre ellos, la proteína en polvo hipersensible (proteína Harpin de vacuna vegetal) fue la más eficaz, con una reducción de la enfermedad del 46,1%. Su índice de enfermedad no fue significativamente diferente del del agente químico Sclerotinia clean.

*La Tabla 2 muestra que todos los agentes probados redujeron el índice de enfermedad de la esclerotinia del girasol en diversos grados. Entre ellos, la proteína hipersensible (proteína Harpin de la vacuna vegetal) logró una incidencia de enfermedad del 50,6%, un índice de enfermedad de 32,1 y una reducción del 52,7% en la gravedad de la enfermedad. Estos resultados son significativamente mejores en comparación con el control con agua y no hay diferencias significativas con el agente químico Sclerotinia clean. La proteína Harpin superó a tres nuevos agentes inductores de resistencia en términos de control de enfermedades. Además, la vacuna vegetal, la proteína Harpin y el quitosano aumentaron los rendimientos en un 86,86% y un 77,88%, respectivamente, en comparación con el control de agua. Estos aumentos son cercanos a los logrados con Sclerotinia clean y son notablemente superiores a los rendimientos con los tres nuevos agentes inductores de resistencia.

Además, Tian S y sus colegas descubrieron que el uso de la vacuna vegetal, la proteína Harpin o el ácido salicílico (SA), puede reducir significativamente la gravedad de la enfermedad potenciada por el NaCl. En las plantas, compuestos endógenos como SA, etileno (ET) y ácido jasmónico (JA) regulan la expresión genética y ayudan a estimular el sistema inmunológico de la planta al aumentar la producción de compuestos fenólicos, proteínas PR y especies reactivas de oxígeno bajo estrés.

Si bien la sal puede desencadenar la acumulación de antioxidantes en las plantas, también aumenta su susceptibilidad a las enfermedades. La aplicación de proteína Harpin o SA con NaCl y el almacenamiento de las plantas durante 0 o 7 días mostró una supresión significativa de la gravedad de la enfermedad mejorada por NaCl en comparación con el control. Además, Harpin ayudó a restaurar parcialmente los niveles de SA reducidos por la sal. El tratamiento combinado con NaCl y Harpin aumentó notablemente los niveles de antioxidantes (como la vitamina C y los compuestos fenólicos) y la capacidad antioxidante general en las plántulas de soja.

*Diagrama que ilustra el papel de la proteína Harpin de la vacuna vegetal en el alivio del estrés salino.

*El tratamiento combinado de NaCl y proteína Harpin aumenta significativamente los niveles de ácido ascórbico, compuestos fenólicos totales, capacidad antioxidante general, actividad PAL y actividad PPO en plántulas de soja.

*El tratamiento combinado de NaCl y proteína Harpin aumenta significativamente la acumulación de antioxidantes, como la vitamina C y los compuestos fenólicos, así como la capacidad antioxidante general en las plántulas de soja.

Scariotto S. y sus colegas descubrieron que la vacuna vegetal con proteína Harpin es muy eficaz para controlar el moho gris de la fresa. La actividad de PAL en la fresa está influenciada por el tratamiento poscosecha con ASM (un agente químico) y proteína Harpin. Tanto la ASM como Harpin pueden provocar la acumulación de metabolitos en las fresas, creando una barrera física que inhibe la infección por patógenos. El aumento de la actividad PAL está relacionado con la biosíntesis de metabolitos activos en las vías de defensa de las plantas, como toxinas vegetales, compuestos fenólicos, ácido salicílico y lignina. Este aumento en la actividad PAL también aumenta el contenido de lignina en la fruta, lo que a su vez mejora la firmeza de la fruta.

Los avances recientes en la investigación de la inmunidad innata de las plantas, especialmente los estudios sobre las interacciones entre plantas y patógenos, muestran que los elicitores de proteínas pueden desencadenar la respuesta inmune de la planta, lo que lleva a una resistencia fuerte y duradera contra los patógenos. Las vacunas vegetales, desarrolladas a partir de estos inductores inmunológicos, son biopesticidas ecológicos. No atacan directamente a los microbios dañinos, sino que estimulan el sistema inmunológico natural de la planta y los procesos metabólicos para defenderse de los patógenos.

Las vacunas vegetales no son tóxicas y no provocan que los patógenos desarrollen resistencia. Algunas vacunas vegetales también pueden estimular el sistema metabólico de la planta, promoviendo el crecimiento de raíces, tallos y hojas, además de aumentar la síntesis de clorofila y el rendimiento de los cultivos. Estos beneficios hacen de las vacunas vegetales una de las mejores opciones para nuevas soluciones de productividad agrícola, apoyando el desarrollo agrícola sostenible.