Sensorialidad vibratoria en tabaco: respuestas químicas y efectos sobre la producción foliar

Abstract

La capacidad de percibir y responder a los estímulos físicos, tales como las señales vibracionales (SV), es fundamental para la supervivencia de los seres vivos. El rol de los sentidos y la comunicación animal han sido ampliamente estudiados; sin embargo, en las plantas esta área de investigación se encuentra en una etapa temprana de desarrollo y se necesitan estudios más completos para comprender la ecología de las SV en las plantas, y especialmente para evaluar su importancia adaptativa. Estudiamos si las plantas de tabaco (Nicotiana tabacum) pueden responder químicamente a SV producidas por orugas de la polilla de la papa (Phthorimaea operculella), si la respuesta varía entre orugas y SV, y si esta respuesta implica costos en términos de producción foliar (número de hojas) para la planta. Las plantas de tabaco fueron expuestas a una oruga o al playback (reproducción) de SV de una oruga y luego se cuantificaron las defensas químicas inducidas (alcaloides) mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS). Los niveles de nicotina fueron similares en las plantas de los tratamientos oruga y playback y en ambas más altos que en las plantas control. Esto indica que, al menos para el tabaco, el estímulo vibratorio de una oruga alimentándose es suficiente para producir una respuesta química similar a la provocada por toda la oruga. La producción foliar no difirió entre los tratamientos, probablemente porque las plantas no tenían un recurso limitante en las condiciones de crianza. Este estudio incrementa la comprensión actual sobre la comunicación y las capacidades sensoriales de las plantas, enfatizando el valor adaptativo de las SV para estos organismos y aumenta la comprensión de la comunicación vibracional entre insectos y plantas.

The ability to perceive and respond to physical stimuli, such as vibrational signals (VS), is critical for the survival of living beings. The role of senses and communication in animals has been widely studied; however, in plants this research area is at an early stage of development and more comprehensive studies are needed to understand the ecology of VS in plants, and especially to evaluate their adaptive importance. We studied whether tobacco plants (Nicotiana tabacum) can chemically respond to VS produced by caterpillars of the potato moth (Phthorimaea operculella), whether the response varies between feeding caterpillars and only VS, and whether this response involves costs in terms of leaf production (number of leaves) for the plant. Tobacco plants were exposed to either a caterpillar or to the playback of the VS produced by a caterpillar and then chemical induced defenses (alkaloids) were quantified by gas chromatography – mass spectrometry (GC-MS). Nicotine levels were similar in plants of the caterpillar and playback treatments and in both higher than in control plants. This indicates that at least for tobacco, the vibrational stimulus of a chewing caterpillar is sufficient to produce a chemical response similar to that provoked by the whole caterpillar. Leaf production did not differ between treatments, probably because plants did not have a limiting resource in the rearing conditions. This study adds to the current understanding of the communication and sensory abilities of plants, by emphasizing the adaptive value of VS to these organisms and adds to the understanding of insectplant vibrational communication.