Acumulación de inhibidores de proteinasas en cebada infestada por áfidos

Abstract

Entre las proteínas relacionadas con la defensa de las plantas contra insectos y microorganismos, los inhibidores de proteinasas (IPs) son considerados un grupo importante. La cebada contiene inhibidores de serín-proteasas principalmente en la semilla, aunque también están presentes en los tejidos vegetativos en un nivel basal. Se estudió la capacidad de estos IPs (inhibidores de quimotripsina y tripsina) de ser acumulados por la planta luego de ataque de áfidos, daño mecánico, o factores químicos como ácido abscísico, ácido jasmónico y etileno. De los cuatro cultivares estudiados, el cultivar Frontera mostró ser el más resistente al ataque de áfidos, mientras que el cultivar Aramir fue uno de los más susceptibles. Se encontró que los niveles basales de los IPs en las hojas son constantes en las primeras dos semanas de edad de la planta y no variaron significativamente entre los cultivares estudiados. La infestación con el áfido Schizaphis graminum no produjo incrementos significativos de actividad inhibidora de tripsina. Sin embargo, se duplicó la actividad inhibidora de quimotripsina en el cultivar Frontera al ser infestado con más de 40 áfidos por planta; mientras que en Aramir sólo se encontró un 38% más que en plantas control. El incremento máximo de esta actividad se registró entre las 48 y 72 horas de infestación, dependiendo del número de áfidos. Tanto los niveles basales como la acumulación de IPs mostraron una correlación con la susceptibilidad de los cultivares a la infestación por áfidos. Al infestar ambos cultivares con el áfido Rhopalosiphum padi, se alcanzaron niveles siempre menores a los encontrados en infestaciones con S. graminum. Esto se debió quizás a la distinta conducta de alimentación de estos áfidos y al distinto daño que causan en las hojas. En experimentos con daño mecánico no se produjeron incrementos significativos de IPs. Los niveles siempre fueron menores a los encontrados en las infestaciones. No se pudo comprobar la acumulación sistémica de IPs en hojas sanas de una planta infestada o dañada. Además de aumentar la actividad de IPs en zonas infestadas, también se detectó incremento en zonas libre de infestación en una hoja infestada. En plantas infestadas se acumuló siete veces más ácido abscísico (ABA) que en plantas control. Aunque se encontraron niveles altos de ABA endógeno en plantas tratadas con ABA exógeno y plantas sometidas a estrés hídrico, ABA sólo causó incrementos de actividad inhibidora de quimotripsina en un 40%, lo que no ocurrió en plantas sometidas a estrés hídrico. En tratamientos con ácido jasmónico (JA), se incrementó la actividad inhibidora de tripsina (51% sobre el control) y no de quimotripsina. El efecto de JA también tuvo una respuesta sistémica. Estas respuestas diferenciales indicarían que dos mecanismos de regulación estarían operando en la inducción de los IPs en cebada. Tal como se ha descrito en la literatura, etileno no tiene efecto sobre la acumulación de IPs, lo cual fue corroborado en los cultivares de cebada. La separación de las actividades de los IPs de cebada por cromatografía de exclusión molecular, reveló dos picos de actividad de inhibidores de quimotripsina y uno de inhibidor de tripsina, Las masas moleculares estimadas para estas proteínas fueron de 8 y 19 KDa y de 13 KDa, respectivamente, similares a las masas de los IPs presentes en semillas de cebada. Los IPs no afectaron la sobrevivencia de S. graminum en dietas artificiales, pero sí la de R. padi.