La enfermedad en las Plantas

Jaime Garrido
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Los organismos dañinos los podemos clasificar en tres categorías:

  • Herbívoros (vertebrados e invertebrados)
  • Patógenos (virus, bacterias, hongos, nematodos)
  • Otras plantas (competidoras, parásitas)

Las plantas, ante el ataque de un organismo dañino inician un proceso de defensa que consta de varias fases:

  1. Reconocimiento: moléculas generadas en la interacción o productos del patógeno (elicitores).
  2. Respuesta a corto plazo: Respuesta hipersensible (HR). Síntesis de sustancia de defensa.
  3. Respuesta a largo plazo: Respuesta sistémica adquirida (SAR).

La Enfermedad

Se han propuesto varias definiciones de enfermedad:

  1. Cualquier alteración, biótica o abiótica, del metabolismo normal de las plantas
  2. Consecuencia de una infección que ha tenido éxito (específica para factores bióticos)
  3. Alteraciones de la fisiología o integridad de la planta, que conducen a la muerte de la misma o de sus órganos y que son consecuencia del agente causante de la enfermedad.

Probablemente sea tercera definición la que más se acerca al concepto de enfermedad, aunque no sea perfecta.

Las enfermedades en las plantas pueden tener sus efectos en los distintos órganos que la componen. En las hojas generalmente se expresa mediante una reducción del área fotosintética producida por clorosis, necrosis, o por desfoliación.

La marchitez de la planta producida por una enfermedad puede ser debida a una destrucción de las raíces, o a una invasión del sistema vascular que impida el flujo de líquidos, o bien a un aumento de la transpiración.

Causas de las enfermedades en las plantas

  1. Uso por patógeno de recursos de la planta
  2. Secreción de compuestos químicos del patógeno:
    • Enzimas: cutinasas, celulasas, amilasas
    • Toxinas: victorina, fusicocina Reguladores del crecimiento
  3. Bloqueo del sistema vascular
  4. Consumo del contenido celular por el patógeno

Fitopatología

La fitopatología se define como la ciencia que estudia los Organismos fitopatógenos, los mecanismos causantes de la enfermedad, las interacciones planta-patógeno y los métodos de prevención y control de las enfermedades.

Conceptos claves de la Fitopatología

Patógeno vegetal: organismo parásito que crece dentro de la planta, con efectos perjudiciales para ésta (Parásito = Se nutre a expensas de la planta)

Patogénesis: Proceso de infección, colonización y reproducción del patógeno

Viroide: molécula de ADN con capacidad de replicarse

Virulencia: Calificación de aquella raza o estirpe de agente patógeno que causa enfermedad

Avirulecia: Calificación de aquella raza o estirpe de agente patógeno que NO causa enfermedad

Patogenicidad: Grado de virulencia

Patovar: Subespecie, raza o grupo de razas que sólo pueden infectar a grupos de plantas con un determinado genotipo

Enzimas de los Patógenos

Las enzimas hidrolíticas más comunes que segregan los patógenos son:

  • Que degradan cutícula
    • cutinasas
  • Que degradan pared celular
    • celulasas
    • pectinasas
    • hemicelulasas
    • ligninasas
  • Que degradan el contenido celular vegetal
    • amilasas
    • proteasas
    • lipasas

Toxinas

Las toxinas producidas básicamente por bacterias u hongos tienen como función principal la de inactivar enzimas e interferir en procesos metabólicos básicos de la planta.

Las toxinas pueden ser especificas o inespecificas. La tabla adjunta muestra unos ejemplos de toxinas inespecíficas.

Toxinas de las plantas

Existen también las toxinas específicas del hospedador, por ejemplo, las producidas por las especies del género Cochliobolus como la victorina, la toxina T y la toxina HT, que son producidas solamente por determinados genotipos de una especie patógena con características genotípicas determinadas.

La fusicocina produce marchitez porque deja siempre abiertos los estomas de la planta al mantaner en continuo funcionamiento la bomba de protones.

Los factores de crecimiento producidos por los agentes patógenos inducen la síntesis de fitohormonas relacionadas con el crecimiento de determinados órganos de la planta. Por ejemplo, la producción de citoquininas puede retrasar la senescencia de las hojas, la producción de giberelina estimula el crecimiento en longitud, las auxinas aumentan la plasticidad de la pared celular, el ABA induce el achaparramiento de la planta, el etileno induce la desfoliación, etc.

Vías de entrada de los patógenos

Generalmente las bacterias lo hacen por aperturas naturales o heridas de la epidermis, pero los hongos, sin embargo, pueden producir sus propias vías de accesos.

Hongos

Defensa de las plantas contra hongos

Es frecuente la formación de papilas (calosa + lignina) como barrera defensiva frente a la entrada del hongo.

Entrada de hongos en las plantas

Nematodos

Asimismo, los nematodos pueden penetrar por vía directa perforando la epidermis con el estilete, o por vías naturales.

Entrada de nematodos en las plantas

Virus

Las vías de entrada de virus generalmente son las heridas causadas por herramientas de labores agrícolas o por herbívoros, pero también pueden penetrar acompañando a cualquier otro patógeno o herbívoro.

Enfermedades fúngicas de las plantas

Muchas de las enfermedades vegetales más importantes que afectan a los cultivos y plantas ornamentales son provocadas por hongos. Como ejemplos de la amplia variedad de síntomas se exponen los más comunes en la siguiente tabla.

Enfermedades fungicas en las plantas

El Oidio es provocado por un hongo ectoparásito que se diagnostica bien. Se manifiesta como polvo blanco o cenizo muy típico, en hojas, brotes y también en frutos. Las hojas y tallos atacados se vuelven de color amarillento y terminan por secarse. En la flor es menos frecuente.

El Mildiu es provocado por un hongo endoparásito que en primavera aparece con la típica mancha aceitosa en el haz de la hoja, verde apagado o amarillenta y por el envés, coincidiendo con ella, una borra algodonosa. Las hojas terminan secándose.

El Ustilago maydis ataca potencialmente todas las porciones de la planta de maíz, pero ocurre con más frecuencia en las mazorcas. Las plantas atacadas desarrollan malformaciones en la forma de agallas abultadas, en un principio de color gris pálido, pero que se oscurecen al aproximar la maduración, y que contienen en su interior esporas reproductivas en un tejido esponjoso de color negro. El tizón del trigo lo producen especies del género Tilletia.

Se conoce con el nombre de roya una enfermedad que produce en las hojas manchas de diferentes formas, generalmente pequeñas, en forma de puntos o de rayas, que dejan ver una sustancia pulverulenta de color amarillo o marrón. Estas manchas tienen todo el aspecto de la herrumbre.

La antracnosis se caracteriza por la presencia de manchas de diferentes colores que pueden afectar a las hojas, frutos y vástagos. Estas anomalías están causadas por hongos de diferentes especies, entre los que destaca el género Colletotrichium.

La marchitez es producida por el hongo Armillaria mellea, causante de una enfermedad de las plantas que provoca la pudrición del sistema radicular, lo cual mata a la planta por inanición. Las partes aéreas de la planta afectada quedan libres del hongo pero mueren con el conjunto de la planta.

Los hongos fitopatógenos

Los Hongos fitopatógenos son aquellos hongos que se nutren con tejido vegetal.

Phytophtora infestans

Phytphtora infestans produce el mildiu de la patata y el tomate y fue el causante de la hambruna en Irlanda en 1847 por la destrucción total de las cosechas de patatas. Invade los tejidos de la planta y ataca también a tubérculos y frutos almacenados.

Plasmopara viticola

Plasmopara viticola produce el mildiu de la vid, es una especie originaria de América y aparece en Europa en 1878 cuando se importaron tallos de vid resistentes a la filoxera (hemíptero que ataca la raíz de la planta) con la finalidad de injertar con ellos cepas de Vitis vinifera que estaban siendo arrasadas por la filoxera. El resultado fue catastrófico pero se encontró un rápido fungicida de forma casual compuesto por sulfato de cobre y cal.

Claviceps purpurea

El ergotismo, denominado en el uso coloquial como «fiebre de San Antonio«, «fuego de San Antonio» o «fuego del infierno«, es una enfermedad causada por la ingesta de alimentos contaminados por micotoxinas (toxinas producidas por hongos parásitos), o por abuso de medicamentos que contengan esta misma sustancia. Está causado fundamentalmente por el ergot o cornezuelo (Claviceps purpurea) que produce ácido lisérgico y contamina el centeno y, mucho menos frecuentemente, la avena, el trigo y la cebada.

Hongos necrotróficos

Matan a las células vegetales antes de infectarlas porque no pueden atacar a las defensas de las plantas (Botrytis en uvas, Pythium en soja, Pythium en tabaco). No necesitan haustorios.

Cochliobolus carbonum (maíz) produce una toxina que inhibe la histona deacetilasa (necesaria para activación de genes de defensa) O Alternaria alternata lycopersici produce la toxina AAL (específica de hospedador), que activa un programa de muerte celular en células de tomate

Hongos biotróficos

Se alimentan de las células vivas, mediante la introducción del haustorio, que atraviesa la pared celular pero no la membrana plasmática. Al introducir el haustorio en la célula se aumenta la superficie de contacto entre la membrana de la célula vegetal y la membrana del hongo.

Haustorios plantas

Por ejemplo, Cladosporium fulvum (moho foliar del tomate) infecta sólo unas pocas especies del género Lycopersicum.

Bacterias patógenas de las Plantas

Existen muchas bacterias que pueden producir infecciones en las plantas, como generalidad te podemos decir que suelen ser bacterias Gram- biotróficas y necrotróficas. Actúan en los espacios intercelulares de la planta. Muchas producen toxinas, polisacárido extracelular y enzimas que provocan la degradación del material vegetal.

La autoinducción

La percepción del cuórum (Quorum sensing) o autoinducción es un modo de patogénesis de bacterias necrotróficas. Las bacterias no expresan factores de virulencia hasta que hay un número suficiente de individuos. Se comunican a través de señales cuantitativas autoinducidas que monitorizan la población bacteriana y regulan la producción de antibióticos y factores de virulencia.

La señal cuantitativa es una diana para producir plantas más resistentes. Pero solo funciona si en el entorno de la planta hay pocas bacterias.

Virus patógenos de las Plantas

Los virus vegetales no pueden atravesar la membrana, deben llegar siempre a través de una herida normal o producida por un vector (insecto o nematodo). Viajan entre las células a través de los plasmodesmos, interaccionando con las proteínas de la membrana plasmática del virus. Viajan a zonas alejadas de la planta por medio del sistema vascular. Como defensa la planta puede bloquear los plasmodesmos con callosa para evitar la dispersión del virus.

Las proteínas de la membrana plasmatica provocan la formación de una estructura tubular por la que hacen que el plasmodesmo deje pasar moléculas que en otra situación no dejaría.

Nematodos parásitos de las Plantas

Existe una gran variedad de nematodos parásitos de plantas que podemos clasificar en Ectonematodos (si actúan desde el exterior) y Endonematodos (si actúan en el interior). Los más conocidos son los Nematodos formadores de nódulos, como Meloidogyne, que producen células gigantes polinucleadas, y los Nematodo formadores de quistes, como Heterodera, que lo forman en el exterior las hembras con su propio cuerpo cargado de huevos. Penetran la pared celular mediante el estilete, una estructura bucal adaptada de los nematodos fitoparásitos.

Los nematodos cambian la expresión de diversos genes vegetales causando la:

  1. Inducción de genes que responden a otros patógenos
  2. Inducción de genes específicos
    1. Enzimas que degradan pared celular
    2. Rutas metabólicas
    3. División celular
    4. Transporte de agua
  3. Represión de genes de defensa

Los nematodos más dañinos son los que parasitan las raíces.

Sustancias defensivas de las plantas

  • Frente a herbívoros
sustancias defensivas en las plantas
  • Frente a patógenos. Tanto las defensas morfológicas como físicas son defensas pasivas. Por el contrario, las defensa químicas se consideran defensas activas.

Resistencia a la enfermedad:

resistencia a la enfermedad plantas

Las sustancias preformadas impiden que el patógeno infecte a la planta. En la interaccion R-Avr hay una interacción entre los genes de la planta (R, resistencia) y los del patógeno (Avr, avirulencia).

Respuesta defensiva inducible de las Plantas

  • Reconocimiento
  • Respuesta hipersensible: Limita expansión del patógeno y puede llegar a matar al patógeno. Además se produce:
    • Muerte células infectadas
    • Limitación nutrientes
    • Daños al patógeno
    • Reforzamiento pared celular
    • Prevención ataque de microorganismos oportunistas
Resistencia a la enfermedad de las plantas

¿Tienen las Plantas sistema Inmune?

Características de la defensa en animales y en plantas:

sistema inmune en las plantas
Sistema inmunitario plantas y humanos

En definitiva podemos afirmar que las plantas no tienen un sistema inmune tal y como se concibe en los animales y más concretamente en el Ser Humano.

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