Plant Vaccines: A New Quality Productive Force in Agriculture

Fertilizante | Proceso

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

Productos con funciones de control biológico en el mercado:

PcableS: sustancias que mejoran las respuestas de defensa de las plantas

Sustancias relacionadas con el quitosano y el quitosano: Mejoran el crecimiento de las plantas al promover el desarrollo de la raíz y la salud general, aumentar la resistencia a las enfermedades al inducir mecanismos de defensa de las plantas y mejorar la salud del suelo al retener la humedad y los nutrientes. Además, el quitosano se usa en pesticidas biodegradables y puede estimular la actividad microbiana beneficiosa en el suelo. También ayuda a aumentar la eficiencia del fertilizante mejorando la absorción de nutrientes y reduciendo la lixiviación.

Harpin, una vacuna contra la planta, se dirige principalmente a las hojas y las raíces. Se une a receptores especiales en 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: El arpino de proteína bacteriana ayuda a la planta activando el gen NDR1. Esto activa varios componentes, incluidos las partículas de fusión de membrana NDR1-1, EDS1, TGA2, RO y 20S.

PR1 es clave para defender contra nematodos, bacterias y hongos. PR1 y RO tienen cada una secuencias de señal que les permiten moverse a través del sistema de secreción utilizando vesículas del retículo. RO también ayuda a producir alcaloides tóxicos, que luchan contra los patógenos fúngicos.

En 2000, la proteína de arpina de la vacuna contra la planta pasó la prueba de residuos de pesticidas de la EPA y se convirtió en un nuevo tipo de regulador de crecimiento de plantas. Li Hepeng y otros confirmaron que el polvo mojable de arpina era 52.7% efectivo contra la esclerotinia de girasol, aumentando significativamente el rendimiento de los cultivos.

*Según la Tabla 1, todos los agentes inductores de resistencia probaron redujeron la incidencia y la gravedad de la esclerotinia de girasol a diversos grados. Entre ellos, el polvo de proteína hipersensible (proteína de arpina de vacuna vegetal) fue la más efectiva, con una reducción del 46.1% en la enfermedad. Su índice de enfermedad no fue significativamente diferente del del agente químico, la esclerotinia limpia.

*La Tabla 2 muestra que todos los agentes probados redujeron el índice de enfermedad de la esclerotinia de girasol a diversos grados. Entre ellos, la proteína hipersensible (proteína de arpina de vacuna vegetal) logró una incidencia de la 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 del agua, y no hay diferencias significativas con la limpieza de la esclerotinia del agente químico. La proteína de arpina superó a tres nuevos agentes inductores de resistencia en términos de control de la enfermedad. Además, la proteína de arpina de la vacuna de la planta y el quitosano aumentaron los rendimientos en un 86.86% y 77.88%, respectivamente, en comparación con el control del agua. Estos aumentos están cerca de los logrados con esclerotinia limpia y son notablemente más altos que los rendimientos con los tres nuevos agentes inductores de resistencia.

Además, Tian S y sus colegas encontraron que el uso de la proteína de arpina de la vacuna vegetal o el ácido salicílico (SA) puede reducir significativamente la gravedad de la enfermedad mejorada por NaCl. En plantas, los compuestos endógenos como SA, etileno (ET) y ácido jasmónico (JA) regulan la expresión génica y ayudan a impulsar el sistema inmunitario de la planta al aumentar la producción de compuestos fenólicos, proteínas PR y especies de oxígeno reactivas bajo estrés.

Si bien la sal puede desencadenar la acumulación antioxidante en las plantas, también aumenta su susceptibilidad a la enfermedad. Aplicar la proteína de arpina o SA con NaCl y almacenar 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 en parte los niveles de SA reducidos por la sal. El tratamiento combinado con NaCl y Harpin aumentó notablemente los niveles 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 de arpina de la vacuna de la planta para aliviar el estrés salino.

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

*El tratamiento combinado de NaCl y proteína de arpina 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 encontraron que la proteína de arpina de la vacuna de la planta es altamente efectiva para controlar el moho gris de fresa. La actividad de PAL en la fruta de fresa está influenciada por el tratamiento posterior a la cosecha con ASM (un agente químico) y la proteína de arpina. Tanto ASM como Harpin pueden conducir a la acumulación de metabolitos en las fresas, creando una barrera física que inhibe la infección por patógenos. El aumento de la actividad de PAL está vinculada a la biosíntesis de metabolitos activos en las vías de defensa de las plantas, como las toxinas vegetales, los compuestos fenólicos, el ácido salicílico y la lignina. Este aumento en la actividad de 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 inmunidad innata de las plantas, especialmente los estudios sobre las interacciones vegetales-patógenos, muestran que los propietarios 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 reclutores inmunes, son biopesticidas ecológicos. No se dirigen directamente a los microbios dañinos, sino que estimulan el sistema inmune natural de la planta y los procesos metabólicos para defenderse de los patógenos.

Las vacunas contra las plantas no son tóxicas y no hacen que los patógenos desarrollen resistencia. Algunas vacunas contra las plantas también pueden aumentar el sistema metabólico de la planta, promoviendo el crecimiento de raíces, tallos y hojas, así como aumentando la síntesis de clorofila y el rendimiento de los cultivos. Estos beneficios hacen que las vacunas contra las plantas sean una opción principal para las nuevas soluciones de productividad agrícola, que apoyan el desarrollo agrícola sostenible.