Las plantas pueden parecer indefensas ante los ataques de insectos, pero se sabe que emplean diversas estrategias para disuadir a las plagas. Una de ellas consiste en enviar señales para atraer avispas parasitoides.

Un nuevo estudio, publicado en Cell Reports, ha descubierto que al menos una especie vegetal puede extender este sistema de defensa a las generaciones futuras que crecen en el mismo suelo.

Cómo responden las plantas al daño causado por insectos

Algunas plantas utilizan pequeños pelos para dificultar el movimiento de los insectos o espinas para disuadir a animales de mayor tamaño. Otras producen sustancias químicas tóxicas que hacen que resulten desagradables al paladar. También hay plantas que liberan aromas en el aire, conocidos como compuestos volátiles inducidos por herbívoros (HIPV), que atraen a depredadores como las avispas parasitoides. Sin embargo, diversos estudios han demostrado que estos compuestos volátiles suelen desaparecer rápidamente cuando los insectos dejan de representar una amenaza, por lo que se trata de una solución aparentemente temporal. Los investigadores también han observado que, cuando los insectos se alimentan de las hojas, en ocasiones se modifican la composición química de las raíces y los microorganismos del suelo, aunque todavía no estaba claro qué consecuencias tenía esto para la atracción de los enemigos naturales de las plagas. Los autores del nuevo estudio explican que las plantas interactúan constantemente con el suelo mediante exudados radiculares, complejas mezclas de metabolitos primarios y especializados que influyen en la composición y actividad de las comunidades microbianas de la rizosfera. A su vez, estas comunidades tienen un efecto importante sobre el crecimiento de las plantas, la adquisición de nutrientes y la resistencia frente a patógenos y herbívoros, creando una relación dinámica entre las plantas y el suelo. Estudios recientes han comenzado a demostrar que la herbivoría de las hojas puede modificar los compuestos liberados por las raíces y alterar la composición de los microorganismos presentes en la rizosfera.

El sistema de defensa a largo plazo del caupí

Para determinar si determinadas defensas vegetales podían mantenerse a lo largo del tiempo con ayuda de los microorganismos del suelo, en lugar de depender únicamente de señales transportadas por el aire y de corta duración, el equipo realizó una serie de experimentos con plantas de caupí. Estas plantas suelen sufrir ataques de insectos minadores de hojas, pero también son capaces de emitir señales químicas que atraen a avispas parasitoides. Estas avispas atacan a los insectos minadores y ayudan así a proteger a la planta. Los investigadores cultivaron nuevos ejemplares de caupí en suelos que anteriormente habían albergado plantas atacadas o plantas que no habían sufrido ataques. Después combinaron pruebas de elección de los insectos con análisis químicos de las plantas, estudios de actividad genética, mediciones de compuestos volátiles y análisis del microbioma del suelo. Para determinar la relación de causa y efecto, esterilizaron el suelo y posteriormente volvieron a introducir en él la comunidad microbiana. También utilizaron tratamientos químicos y realizaron pruebas con bacterias individuales. Los resultados demostraron que las plantas de caupí atacadas por insectos minadores modificaban el suelo que las rodeaba de una manera que beneficiaba a la siguiente generación. Los nuevos ejemplares de caupí, que no habían sufrido ataques y crecían en ese suelo previamente acondicionado, atraían más avispas parasitoides y también crecían más. Los investigadores descubrieron que el daño provocado por los insectos activaba una hormona vegetal de defensa llamada jasmonato. Esta hormona hacía que las raíces liberaran mayores cantidades de dos compuestos flavonoides: daidzeína y genisteína. Estos compuestos modificaban de forma selectiva el microbioma del suelo y favorecían la proliferación de varias bacterias del género Bradyrhizobium. Los microorganismos enriquecidos volvían a activar las señales de jasmonato y aumentaban la liberación de un olor que resultaba atractivo para las avispas parasitoides cuando las nuevas plantas crecían en ese suelo. Los autores señalan que sus resultados revelan una capa de defensa indirecta fundamentalmente distinta, en la que la herbivoría de las hojas deja una huella en el suelo. Las plantas cultivadas en suelos previamente afectados por herbívoros, pese a no estar infestadas, conservan la capacidad de atraer parasitoides. Este mecanismo basado en el suelo permite desvincular la atracción de los enemigos naturales de la presencia inmediata de los herbívoros y prolonga la influencia defensiva del ataque más allá de la planta afectada y de una sola generación. De este modo, las interacciones entre plantas y suelo aparecen como un mecanismo de defensa indirecta hasta ahora poco valorado.

¿Un nuevo enfoque para los cultivos?

Los experimentos de este estudio se centraron únicamente en un sistema formado por una planta y una plaga, por lo que será necesario realizar más investigaciones para determinar si otras especies vegetales poseen mecanismos de defensa microbiana similares. Tampoco se sabe cuánto tiempo puede mantenerse esta defensa microbiana, ya que el estudio solo evaluó un ciclo. Futuros ensayos en condiciones de campo podrán determinar si este efecto permanece ante las condiciones meteorológicas reales, las plantaciones repetidas y diferentes tipos de suelo. Aun así, los resultados son prometedores para su posible aplicación en la agricultura. Si el suelo pudiera acondicionarse de manera que favoreciera los mecanismos naturales de defensa de las plantas frente a las plagas, esto podría ayudar a los agricultores a reducir su dependencia de insecticidas de amplio espectro. Los autores concluyen que estos hallazgos proporcionan una base científica para aprovechar las asociaciones entre plantas y microorganismos con el objetivo de mejorar el control biológico de las plagas. También abren nuevas posibilidades para diseñar sistemas agrícolas más resistentes y sostenibles que aprovechen los procesos ecológicos que tienen lugar en el suelo.

Conclusión

El estudio demuestra que las plantas de caupí pueden dejar una especie de memoria defensiva en el suelo después de sufrir ataques de insectos. Gracias a la interacción entre las raíces, los compuestos químicos y determinadas bacterias del suelo, las plantas de la siguiente generación pueden crecer mejor y atraer con mayor eficacia a sus enemigos naturales. Este descubrimiento amplía nuestra comprensión de cómo las plantas se protegen y sugiere que el suelo podría desempeñar un papel clave en una agricultura más sostenible. Aunque todavía se necesitan estudios de campo para confirmar cuánto dura este efecto y si funciona en otros cultivos, estos resultados podrían contribuir en el futuro a reducir el uso de insecticidas y fortalecer el control biológico de las plagas.