Como atacan los patógenos a las plantas

Las plantas como fuentes de alimento

• Las plantas representan una fuente de nutrientespara diversos organismos como hongos, bacterias,insectos, protistas, herbívoros.

• Los patógenos atacan a las plantas porqueevolutivamente han adquirido capacidad de vivir delas sustancias de la planta y algunos dependen deestas sustancias para vivir

• Los seres humanos dependen casi exclusivamente delas plantas para su alimentación.

(Agrios, 2002. páginas 40-62)

Habilidades de patógenos de plantas

Las habilidades requeridas por patógenos para producir infección incluyen:

• Penetrar la barrera externas de las plantas (cutícula, pared celular ) hacia las células que lo alimentan y avanzar dentro y a través de los tejidos de la planta.

• Obtener nutrientes asimilables de las células de la planta.

• Neutralizar las defensas de la planta.

Pared celular de las plantas:barreras de protección de plantas

La pared celular de las plantas es organizada y compleja. Contiene polisacáridos (celulosa, pectina), fenoles y proteínas.

Funciones de la pared celular de plantas:

• Proveen estructura, resistencia y semi rígidez a la célula

• Protección y barrera física contra organismos invasores (hongos, bacteria, virus, nematodos, insectos)

• Fragmentos de la pared celular de plantas producidos en el ataque de patógenos activan defensas de la planta

• La superficie de plantas y la pared celular consiste de varias capas y diferentes componentes químicos: cutícula, pared primaria y secundaria

Estructura de la pared celular de plantas

Células vegetales vistas al microscopio, donde se puede ver la pared celular (flecha)

http://www.asturnatura.com/articulos/envoltura-celular/pared-celular.php

Fibras de celulosa en la célula vegetal

Estructura de la pared celular de plantas

http://www.asturnatura.com/articulos/envoltura-celular/pared-celular.php

Esquema que muestra la estructura de la pared celular

La lámina media une las paredes celulares de las células adyacentes

La pared celular de plantas consiste de pectina y hemi celulosa

Celulosa provee rigidez

Pectina provee flexibilidad (consistencia de gel)

Estructura de la pared celular de plantas

Diagrama de la pared celularhttps://es.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/cytoskeleton-junctions-and-extracellular-structures/a/the-extracellular-matrix-and-cell-wall

Penetración (entrada) de patógenos en plantas

• Algunos patógenos entran en forma pasiva a través de aberturas naturales (estomas, hidatodos, heridas) Ej bacterias

• Muchos patógenos entran en forma activa usando enzimas como cutinasas, celulasas y pectinasas

• Otros patógenos usan fuerza física (apresorio)

• Algunos patógenos usan una combinación de varias de éstas estrategias.

Entrada de patógenos en plantas: Fuerza mecánica

https://www.youtube.com/watch?v=eGwbUzPX4jE

Apresorio: estructura aplanada en forma de bulbo crea una zona de unión entre el patógeno y la planta

Secreciones enzimáticas del patógeno (flecha azul): Ablandamiento de los tejidos.Hifa infectiva:Filamento delgado de crecimiento desde el apresorio

Espora germinada

Hifa infectiva: crecimiento a través de la cutícula y pared celular

Penetración de patógenos: Apresorio

• Emite fuerza física para penetrar la epidermis o estomas

• Fuerte adhesión a la superficie del hospedero

• Emite una hifa infectiva que penetra en la superficie de la planta en el punto de adhesión del patógeno

Alimentación de patógenos: estrategias

1. Obtención de C- y N- contenido en el apoplasto

2. Formación de estructuras de alimentación (haustorio)

3. Degradación activa de las paredes celulares (pectinasas, celulasas)

4. Liberación activa de nutrientes de la célula hospedera (uso toxinas)

5. Inducción de muerte celular del hospedero

H: Haustorio

Alimentación de patógenos: haustorio

Haustorio: estructuras de alimentación que desarrollan muchos de los patógenos biotrofos y hemibiotrofos.

El haustorio desarrolla una superficie extensiva que entra en estrecho contacto con la célula del hospedero y le permite “tomar” nutrientes

El hongo y la membrana plasmática

tienen contacto directo lo cual

facilita el transporte de metabolitos y efectores

Fuente:

Daolong Dou, Jian-Min Zhou, Phytopathogen Effectors Subverting Host Immunity: Different Foes, Similar Battleground, Cell Host & Microbe,

Volume 12, Issue 4, 18 October 2012, Pages 484-495, ISSN 1931-3128, http://dx.doi.org/10.1016/j.chom.2012.09.003.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1931312812003101)

Patógenos de plantas: armas químicas

• Enzimas

Desintegran los componentes estructurales de las células del hospedero, degradan sustancias nutritivas del hospedero, afectan al protoplasto.

• Toxinas (sustancias venenosas)

Actúan en el protoplasto afecta la permeabilidad de la membrana y su funcionamiento (altera los procesos fisiológicos).

• Reguladores de crecimiento

Tienen un efecto hormonal en las células aumentan o disminuyan la capacidad de dividirse y crecer

Patógenos de plantas: armas químicas

Rol de las enzimas

• Adhesión a la superficie de la planta

• Penetración e invasión en los tejidos del hospedero.

• Maceración de los tejidos (liberación de nutrientes)

• Evasión de las respuestas de defensa del hospedero (degradación de paredes celulares)

Penicilliumexpansum en manzana

Cutinasas: Degradan la cutina (componente de la cutícula de plantas).

Ej. En fusarium la capacidad y nivel de cutinasa afecta su capacidad de producir enfermedad.

Pectinasas: Degradan la pectina.

En hospederos se aprecia pudrición blanda de tejidos. Hay maceración de tejidos y muerte de células

Ej. Pectobacterium

Armas químicas: enzimas

Celulasas: Degradan la celulosa y desintegran la pared celular. Tambien liberan cadenas de celulosa y azúcares que sirven de alimento la patógeno

Se ha determinado capacidad de producción de celulasas en hongos, nematodos, bacterias, plantas parasitas.

Armas químicas de patógenos: enzimas

Ligninasas: Degradan lignina (componente de pared celular en vasos xilemáticos). Ej. Capacidad de producción de un grupo reducido de organismos principalmente basidiomicetes ( hongos que descomponen la madera)

Proteinasas: Degradan proteínas (enzimas, constituyentes de membranas celulares y componentes estructurales de células vegetales). Las proteinasasafectan la organización y funcionamiento de las células del hospedero.

Amilasas: Degradan el almidón. (compuesto de reserva de la célula vegetal). La amilasa convierte el almidón en glucosa la cual es usada por el patógeno (alimento).

Lipasas: Degradan los lípidos (constituyentes de las membranas celulares de la plantas. Las lipasas liberan ácidos grasos que se piensa los patógenos los pueden usar directamente.

Armas químicas: enzimas

Tabtoxina: Inactiva la glutamina sintetasa que provoca inhibición de fotosíntesis y fotorespiración. Causa necrosis y halos cloróticos en hojas del hospedero.

Ej. Pseudomonas syringae

Faseolotoxina: Producen síntomas de clorosis en plantas Ej. Pseudomonas syringae

Tentoxina: Inactiva una proteína que participa en la transferencia de energía en los cloroplastos. Inhibe la fotofosforilación del ADP en ATP. Causa clorosis en plantas

Ej. Alternaria tenuis

Armas químicas: toxinas

Los reguladores de crecimiento: controlan el crecimiento de la planta

Los patógenos pueden incrementar, inhibir, estimular, retardar la producción de reguladores de crecimiento en le hospedero.

Provocan crecimientos anormales como:

Achaparramiento

Crecimiento excesivos

Crecimientos en forma de flor

Formación excesiva de raíces

Deformaciones de tallos

Armas químicas de patógenos: Reguladores de crecimiento

Auxinas: presente en forma natural en plantas. Son requeridas en la elongación y diferenciación celular

Armas químicas de patógenos: Reguladores de crecimiento

Formación de tumores por Agrobacterium tumefaciens

Las células tumorales tienen cantidades altas de auxinas

Giberelinas: constituyentes normales de plantas verdes

Actúan promoviendo el crecimiento

Armas químicas de patógenos: Reguladores de crecimiento

Gibberella fujikuroi enfermedad de “Bakanae” (semillas bobas)

Sintomas: La enfermedad aparece al mes de la plantación. Las plántulas son más altas y delgadas, muestran ligero amarillamiento. La planta envejece tempranamente y muere antes de alcanzar la madurez

Citocininas: Factores de crecimiento que actúan en la diferenciación y crecimiento celular.

Armas químicas de patógenos: Reguladores de crecimiento

Enfermedades de escoba de bruja: masa densa de brotes a partir de un punto únicoSíntoma causado por la acción de hongos, oomicetes, citoplasmas, nematodos

Etileno: Variados efectos.

Producido en forma natural en plantas sus efectos causan: clorosis, abscisión de hojas, epinastia, estimula formación de raíces adventicias

Armas químicas de patógenos: Reguladores de crecimiento

Epinastia por un virus en tomate

EpinastiaCrecimiento mas fuerte en la parte superior de la planta. Curvatura de hojas hacia abajo

Acido abscísico: Inhibidor de crecimiento de plantas.

Induce la dormancia, inhibición de la germinación de semillas, inhibición crecimiento, estimula germinación de esporas de hongos.

Síntomas en plantas: achaparramiento

Armas químicas de patógenos: Reguladores de crecimiento

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos89/control-transmision-del-virus-del-mosaico-del-tabaco-manejo-plantas/control-transmision-del-virus-del-mosaico-del-tabaco-manejo-plantas.shtml#ixzz4VNOrhdCo

Plantas de tabaco afectadas por el virus del mosaico del tabaco. Achaparramiento de las plantas de la izquierda