Patógeno de plantas

Qué son los fitopatógenos

Los fitopatógenos son microorganismos patógenos que infectan a las plantas. Aunque pueden considerarse perjudiciales, son partes cruciales de nuestra biodiversidad. Los patógenos pueden ser bacterias, hongos, virus o incluso otras plantas. Suelen fortalecerse en la planta huésped, adaptándose a su entorno y causando daños.

A pesar del daño que infligen, la comprensión de los patógenos de las plantas proporciona contexto al espectro más amplio de la ecología, la biología de las plantas y los entornos. Profundicemos y exploremos los distintos tipos de fitopatógenos y su importancia.

Principales tipos de fitopatógenos

El aliento de diversidad entre los patógenos de las plantas es realmente maravilloso. Se pueden agrupar en gran medida en cuatro categorías principales:

• Bacterias: Bacterias grampositivas y gramnegativas como _Pseudomonas_, _Xanthomonas_ son los principales ejemplos.
• Hongos: Son quizá los patógenos más comunes de las plantas. El _Fusarium_, el _Verticillium_ y el _Rusts_ entran en esta categoría.
• Virus: Estos diminutos patógenos causan daños importantes, como el Virus del Mosaico del Tabaco.
• Plantas parásitas: Algunas plantas tienden a ser parásitas, por ejemplo, el _Podo_.

Cada uno de estos tipos tiene ciertas características, formas de transmisión y enfermedades específicas que causan, que pueden examinarse en detalle.

Reconocer la importancia de los patógenos de las plantas en la biología vegetal

Quizá te preguntes por qué es crucial comprender a estos patógenos dañinos. Pues bien, los patógenos de las plantas no son sólo organismos causantes de enfermedades. Influyen en los procesos evolutivos, la dinámica de los ecosistemas y la agricultura.

El estudio de los patógenos de las plantas también nos permite comprender su fisiología y sus respuestas inmunitarias. Ayuda a mejorar el cultivo de plantas resistentes a las enfermedades mediante el reconocimiento de genes importantes.

Los distintos tipos de patógenos de las plantas

Al adentrarte en el reino de las enfermedades de las plantas, te encuentras con un mundo repleto de patógenos diversos. Los fitopatógenos, como agentes inductores de enfermedades, abarcan un amplio espectro que incluye bacterias, hongos, virus e incluso otras plantas. Cada tipo tiene características distintas, formas de causar enfermedades e impactos en la planta huésped.

Patógenos bacterianos: Una visión general

Dentro del reino de los patógenos vegetales, las bacterias son organismos microscópicos unicelulares con una notable diversidad. Muchas, como Agrobacterium y Xanthomonas, son patógenos que causan estragos en numerosas especies vegetales. Sin embargo, también desempeñan un papel crucial en el mundo microbiano y en el medio ambiente que habitan.

El Agrobacterium, por ejemplo, es famoso por causar la enfermedad de Crown Gall, un tipo de tumor vegetal. Esta bacteria integra hábilmente su ADN en el ADN de la planta mediante un intrincado proceso en el que interviene un plásmido conocido como plásmido Ti (inductor de tumores). Sorprendentemente, el ADN bacteriano insertado da lugar a la producción de opinas, un tipo de compuestos beneficiosos para la Agrobacterium.

En particular, las bacterias pueden penetrar en las plantas huéspedes por varias vías: heridas abiertas, aberturas naturales o mediante la producción de enzimas que alteran las paredes celulares de las plantas. Una vez dentro, se multiplican y hacen que el huésped presente síntomas de enfermedad, como manchas en las hojas, marchitez, agallas y deformidades del crecimiento.

  Patógeno bacteriano Enfermedad causada   Agrobacterium
Enfermedad de la agalla corona  Xanthomonas Pudrición negra de la col  

Hongos patógenos de las plantas

Los hongos, otro miembro importante de los patógenos de las plantas, son famosos por su capacidad para causar algunas de las enfermedades vegetales más graves. Hay numerosas especies de hongos, como el Fusarium y el Verticillium, que se sabe que atacan a los cultivos, reduciendo significativamente el rendimiento agrícola.

Comprender los hongos patógenos de las plantas presenta cierta complejidad. A diferencia de las bacterias, muchos patógenos fúngicos generan esporas para sobrevivir, que pueden diseminarse por el aire, el agua o los vectores. Estas esporas fúngicas pueden permanecer latentes, resurgiendo para causar la infección cuando las condiciones se vuelven propicias.

Sorprendentemente, los hongos tienen una gama diversa de estrategias de infección. Mientras que algunos penetran directamente en la cutícula y la pared celular de la planta, otros lo hacen a través de aberturas naturales de la planta o mediante heridas. El fusarium, por ejemplo, se transmite por el suelo y entra en la planta a través de las raíces, provocando normalmente síntomas de marchitamiento al bloquear el sistema vascular de la planta.

Patógenos virales de las plantas

Aunque más pequeños que las bacterias y los hongos, los patógenos víricos de las plantas pueden causar enfermedades importantes. Se multiplican y transforman rápidamente, invaden las células vegetales y se propagan por toda la planta.

El virus del mosaico del tabaco (VMT) es un caso clásico. Tras invadir la planta, se multiplica dentro de las células, causando a menudo un patrón "mosaico" de decoloración en las hojas. Al obligar al huésped a replicarlo, el virus es una entidad parasitaria que provoca cambios colosales en la fisiología normal de la planta.

Los virus dependen en gran medida de vectores como los insectos para su transmisión. Ciertos factores ambientales, como la temperatura y la humedad, influyen significativamente en la gravedad de la enfermedad inducida por virus. Además, a diferencia de los patógenos fúngicos y bacterianos, el control de las enfermedades víricas suele requerir un enfoque integral que incluye variedades de plantas resistentes o la gestión de los vectores.

Otros tipos menos comunes de patógenos vegetales

La diversidad de patógenos vegetales no se limita a bacterias, hongos y virus. Hay otros patógenos menos comunes, pero igualmente fascinantes. Sorprendentemente, las plantas parásitas, como el dodder, y los nematodos, como los nematodos del nudo de la raíz, también son patógenos de las plantas.

El dodder, una planta en forma de hilo, se adhiere a su planta huésped con haustorios que penetran en la planta, succionando los nutrientes. Los nematodos del nudo de la raíz, por su parte, invaden las raíces de las plantas, donde las hembras ponen huevos, que causan notables agallas o "nudos".

Estos patógenos, junto con los fitoplasmas y los protozoos, ponen de relieve la impresionante diversidad de los patógenos de las plantas y subrayan la importancia de comprender este componente crucial de nuestra biodiversidad natural.

Efectos de los fitopatógenos en la biología de las plantas

A medida que te adentres en el reino de los fitopatógenos, comprenderás la magnitud de su impacto en la biología vegetal. La influencia de estos microorganismos va mucho más allá de causar enfermedades. Afectan al crecimiento, desarrollo y procesos fisiológicos de las plantas, determinando el curso de su ciclo biológico.

Comprender los efectos dañinos de los patógenos de las plantas

La relación entre plantas y patógenos es una interacción dinámica. Este juego evolutivo entre las plantas huésped y sus invasores tiene efectos significativos en la biología de las plantas afectadas, en cuestiones que van desde la morfogénesis hasta la respuesta inmunológica.

Para empezar, el crecimiento y el desarrollo de la planta pueden sufrir un golpe importante cuando una planta está bajo ataque patógeno. Procesos como la división, elongación y diferenciación celulares-la base del crecimiento vegetal- pueden verse obstaculizados o alterados por la actividad de los patógenos.

Ten en cuenta que los patógenos no sólo dañan directamente al alterar procesos biológicos clave. A menudo provocan una reorientación de los recursos del crecimiento hacia la defensa. Para una planta, luchar contra un patógeno es un asunto costoso, ya que necesita destinar recursos a procesos como el refuerzo de la pared celular o la producción de compuestos antimicrobianos.

Impacto de los patógenos en el crecimiento y desarrollo de las plantas

El crecimiento de las plantas es un proceso tremendamente complejo en el que intervienen innumerables fenómenos bioquímicos y moleculares. Los patógenos son capaces de causar notables alteraciones en este delicado equilibrio.

Varias bacterias patógenas producen hormonas o sustancias similares a las hormonas que afectan a los patrones de crecimiento de las plantas. Una hormona ejemplar producida por ciertas bacterias fitopatógenas es la auxina. La auxina desempeña un papel crucial en el crecimiento y desarrollo de las plantas, influyendo en procesos como la elongación celular, la dominancia apical y la iniciación de las raíces.

Cuando se administra en cantidades excesivas o insuficientes, la auxina puede desencadenar respuestas de crecimiento anormales en la planta huésped. Por ejemplo, las bacterias patógenas como Agrobacterium tumefaciens producen auxina en exceso, lo que provoca la división celular incontrolada característica de los tumores de la agalla de la corona.

Desarrollo de enfermedades en las plantas debido a patógenos

La interacción entre los microorganismos fitopatógenos y sus plantas huésped es un proceso complejo de varias fases que, en última instancia, puede desembocar en el desarrollo de una enfermedad vegetal. Conocida como ciclo de la enfermedad, esta serie de acontecimientos comienza con la llegada del patógeno y culmina con la manifestación de la enfermedad.

El ciclo de la enfermedad consta de varias etapas, como el inicio de la infección, el periodo de incubación, el desarrollo de la enfermedad y la reproducción y dispersión del patógeno. Determinados factores ambientales y genéticos influyen en la trayectoria y la gravedad del proceso de la enfermedad.

En esencia, la comprensión de los efectos dañinos de los patógenos de las plantas no es simplemente la historia de su patogenicidad, sino también una ventana a la biología de las plantas, que ofrece valiosos conocimientos sobre su crecimiento, desarrollo y sistema inmunitario.

Mecanismos de transmisión de los patógenos de las plantas

Entre los muchos aspectos fascinantes pero desconcertantes de los patógenos de las plantas están los medios por los que se desplazan. Es comprensible que estos invasores microscópicos no tengan la ventaja locomotora que tienen los organismos más grandes, y sin embargo consiguen infectar franjas de poblaciones vegetales. ¿Cómo lo consiguen? Esta propagación de patógenos de un huésped infectado a otras plantas se denomina comúnmente transmisión y es crucial en el ciclo vital del patógeno vegetal.

Cómo se propagan los patógenos de las plantas

Los microorganismos causantes de enfermedades de las plantas utilizan un rico repertorio de estrategias de transmisión, que les permiten propagarse entre huéspedes y generar epidemias. Cada tipo de patógeno, ya sea bacteriano, vírico o fúngico, ha desarrollado formas especializadas de asegurar su dispersión y supervivencia.

Transmisión pasiva: Este mecanismo de transmisión depende en gran medida de factores ambientales naturales. La lluvia, por ejemplo, desempeña un papel crucial en la propagación de muchos patógenos bacterianos y fúngicos. Por inocua que parezca, la salpicadura de la lluvia puede diseminar eficazmente muchas esporas fúngicas y células bacterianas de una planta infectada a otras sanas vecinas. También el viento facilita la dispersión de patógenos al transportar las esporas a grandes distancias.

Transmisión activa: La transmisión activa de patógenos vegetales suele implicar vectores biológicos que ayudan a la diseminación. Muchos virus, por ejemplo, dependen de insectos vectores como los pulgones para su propagación de planta a planta. Varios hongos y bacterias se aprovechan de nematodos, insectos y ácaros para transportar sus esporas o células de las plantas infectadas a las sanas.

Transmisión por el suelo: Muchos patógenos vegetales también pueden propagarse por el suelo, aprovechando la extensa red de raíces de las plantas. Los patógenos transmitidos por el suelo, como la Rhizoctonia y el Fusarium, permanecen en el suelo como estructuras latentes e infectan a nuevos huéspedes a través de las raíces.

Factores ambientales que afectan a la transmisión de patógenos vegetales

Los mecanismos de transmisión de los patógenos de las plantas están muy influidos por el medio ambiente, y la temperatura, la humedad y la luz desempeñan papeles importantes.

La temperatura: Para muchos patógenos vegetales, el éxito de la transmisión depende de unos rangos óptimos de temperatura. El frío puede ralentizar o detener el crecimiento de muchas bacterias y hongos, mientras que las temperaturas excesivamente altas pueden desnaturalizar sus proteínas y matarlos. Entre los patógenos víricos, la transmisión suele depender de la temperatura, y la actividad del vector a menudo se suprime cuando hace frío.

Humedad: Los niveles elevados de humedad ayudan a mantener la vitalidad de muchos patógenos bacterianos y fúngicos y facilitan su transferencia de las plantas infectadas a las sanas. Las condiciones de niebla o humedad, por ejemplo, favorecen la transmisión aérea al proporcionar la humedad necesaria para la liberación de esporas por los hongos y la formación de exudado bacteriano en las plagas bacterianas.

La luz: La radiación solar afecta a la transmisión de patógenos principalmente por su impacto en los niveles de temperatura y humedad. Sin embargo, la radiación ultravioleta también puede matar o impedir directamente el paso de ciertos patógenos.

Huelga decir que las influencias medioambientales en la transmisión de patógenos son una compleja interacción de muchos factores. Los cambios en un factor suelen repercutir en el comportamiento de otros factores en la dinámica de transmisión.

Papel de las plagas y los insectos en la transmisión de patógenos vegetales

Sin embargo, igualmente crítico en la historia de la transmisión de patógenos vegetales es el papel dinámico y omnipresente de las plagas y los insectos. Estos agentes activos de transmisión, o vectores, son parte integrante del ciclo vital de muchos patógenos vegetales, sobre todo los virus.

Los insectos suelen infectarse cuando perforan y consumen savia de una planta infectada. El patógeno entra en el cuerpo del insecto y se replica o permanece en forma transmisible. Cuando el insecto se alimenta de otra planta sana, el patógeno se transfiere, provocando una nueva infección.

Desde pulgones, moscas blancas y saltahojas hasta trips y nematodos, la lista de insectos y plagas implicados en la transmisión de patógenos es extensa. Los pulgones, por ejemplo, son famosos por transmitir multitud de virus vegetales, como el virus Y de la patata y el virus del mosaico del pepino.

La biología y el comportamiento de los insectos vectores influyen considerablemente en la transmisión. Las pautas de alimentación, las preferencias de hospedadores, los hábitos migratorios y el ciclo reproductivo de estos insectos pueden potenciar o reducir la transmisión de ciertos patógenos.

A pesar del importante reto que suponen, comprender el papel de las plagas y los insectos en la transmisión de patógenos vegetales ofrece numerosas vías para la gestión de las enfermedades. Aprender sobre el vector puede conducir al desarrollo de métodos de control, como variedades de plantas resistentes a los insectos o estrategias específicas de gestión de plagas.

Defensas de las plantas contra los patógenos

Al adentrarse en el mundo de los patógenos vegetales, también hay que reconocer la admirable capacidad de resistencia que muestran las plantas. A pesar de la multitud de amenazas que plantean los distintos tipos de patógenos, las plantas han desarrollado un arsenal de mecanismos de defensa. Este arsenal protector abarca desde barreras físicas y químicas hasta intrincadas vías de señalización bioquímica que ayudan a defenderse de los patógenos invasores.

La respuesta inmunitaria de las plantas

Las plantas han desarrollado un robusto sistema inmunitario de dos niveles para defenderse de los patógenos. La primera capa de defensa se conoce como inmunidad desencadenada por patrones moleculares asociados a patógenos (PTI), mientras que la segunda respuesta, más específica, se denomina inmunidad desencadenada por efectores (ETI). Estas dos respuestas difieren en el nivel de especificidad y la magnitud de la respuesta.

La PTI es una forma de inmunidad innata en la que las plantas reconocen características generales comunes a muchas clases de patógenos, a saber, los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP). Entre los PAMP más comunes están la flagelina y la quitina, que se encuentran en los patógenos bacterianos y fúngicos, respectivamente.

Al detectar estos PAMP, se inicia una cascada de respuestas defensivas en las que intervienen moléculas de señalización como el ácido salicílico (SA), el ácido jasmónico (JA) y el etileno (ET). Estas moléculas regulan un conjunto de respuestas defensivas, como la producción de compuestos antimicrobianos, la deposición de callosa en las paredes celulares y la muerte celular programada en el lugar de la infección para limitar la propagación del patógeno.

En comparación, la ETI se activa cuando la planta reconoce factores de virulencia específicos o efectores del patógeno. Este reconocimiento suele estar mediado por proteínas de resistencia (R) de la planta. Una vez activada, la ETI suele dar lugar a una respuesta defensiva robusta que con frecuencia conduce a una forma de muerte celular programada conocida como respuesta hipersensible, aislando eficazmente al patógeno e impidiendo su propagación.

Defensas físicas y químicas de las plantas contra los patógenos

Ningún debate sobre las defensas de las plantas estaría completo sin mencionar su principal línea de defensa: las barreras físicas y químicas que actúan como primer punto de resistencia contra los invasores patógenos.

Defensas físicas: Incluyen características estructurales de la planta que impiden la entrada o el establecimiento de patógenos. Algunos ejemplos son

• Cutícula gruesa: La capa cerosa de la cutícula impide la entrada de patógenos y reduce la pérdida de agua, negando a los hongos patógenos la humedad que necesitan para germinar.
• Pared celular: La robusta pared celular supone una barrera física para los patógenos. Además, a menudo es aposicionada o reforzada por depósitos de callosa y lignina durante el ataque de los patógenos.
• Tricomas: Estas estructuras similares a pelos en la superficie de la planta disuaden a los herbívoros, reduciendo la posibilidad de enfermedades transmitidas por vectores.

Defensas químicas: Implican la producción de diversos compuestos antimicrobianos y toxinas para disuadir o matar a los patógenos. Algunos ejemplos son

• Fitoalexinas: Son compuestos antimicrobianos producidos por las plantas en respuesta al ataque de patógenos.
• Proteínas relacionadas con la patogénesis (PR): Incluyen quitinasas y glucanasas que degradan las paredes celulares de los hongos patógenos.
• Toxinas: Las plantas suelen producir toxinas que son perjudiciales para los patógenos.

Defensas biológicas: El papel de los microbios beneficiosos

Por último, pero no por ello menos importante en el arsenal de defensas de las plantas, está el papel que desempeñan los microbios beneficiosos. Muchas plantas albergan diversas comunidades microbianas que les confieren importantes beneficios defensivos.

Microbios de la rizosfera: La rizosfera -o zona radicular- suele estar repleta de microbios beneficiosos. Estos organismos ayudan a combatir a los patógenos, normalmente mediante competencia, antibiosis o inducción de resistencia sistémica en la planta.

Por ejemplo, se sabe que ciertas bacterias del suelo, como las especies de Bacillus y Pseudomonas, antagonizan los patógenos nocivos de las plantas y estimulan su resistencia sistémica.

Microbios endofíticos: Son microbios que viven en el interior de los tejidos vegetales sin causar ningún daño. Suelen defenderse de los patógenos produciendo sustancias antimicrobianas o activando los propios mecanismos de defensa de la planta. Se sabe que algunos hongos y bacterias endofíticos proporcionan una protección significativa contra diversos patógenos de las plantas.

Comprender esta intrincada red de respuestas defensivas es fundamental para aprovechar las defensas de las plantas en estrategias sostenibles de gestión de enfermedades. Desde la obtención de genes de resistencia hasta el empleo de microbios beneficiosos para el biocontrol, las posibilidades son amplias y prometedoras. De hecho, en la batalla contra los patógenos de las plantas, a veces los mejores aliados son las propias plantas y su microbioma.

Una mirada de cerca a las enfermedades de las plantas causadas por patógenos

Las plantas pueden ser presa de diversas enfermedades causadas por distintos tipos de patógenos, como virus, bacterias, hongos y plagas. Cada tipo de patógeno induce síntomas distintos en la planta, que afectan a su salud y productividad. Conocer estas enfermedades, su diagnóstico y las técnicas de gestión ayuda a mitigar sus efectos perjudiciales y a mantener la salud de la planta.

Enfermedades comunes de las plantas provocadas por patógenos

Como curioso estudiante de microbiología, es posible que te encuentres con una miríada de enfermedades de las plantas causadas por diversos patógenos. Estos enemigos de las plantas causan una variedad de enfermedades que afectan a distintas partes de la planta, como las hojas, los tallos, las raíces o los frutos.

• Mildiú polvoriento: Esta enfermedad está causada por varias especies fúngicas relacionadas. El síntoma principal es la aparición de manchas blancas pulverulentas, normalmente en la superficie superior de las hojas.
• Agalla de la corona: Esta enfermedad bacteriana suele estar causada por Agrobacterium tumefaciens. El síntoma principal es la formación de tumores o agallas, normalmente en la corona o las raíces de la planta.
• Nematodo del nudo de la raíz: Los nematodos del nudo de la raíz son plagas que atacan las raíces de una amplia gama de plantas. El síntoma principal es la formación de agallas o hinchazones en las raíces que interrumpen la absorción de nutrientes y agua, provocando que la planta se marchite y se atrofie.
• Cancro de los cítricos: Esta enfermedad bacteriana causada por Xanthomonas citri subsp. citri afecta a los cítricos. Los síntomas incluyen lesiones corchosas elevadas en hojas, tallos y frutos de las plantas infectadas.

Diagnóstico y tratamiento de la enfermedad en plantas infectadas

El diagnóstico exacto de la enfermedad es un paso fundamental para el éxito de su gestión. La detección precoz ayuda a evitar la propagación de la enfermedad y minimiza los daños. El diagnóstico suele implicar la observación de los síntomas, el aislamiento del patógeno y, a veces, técnicas sofisticadas como pruebas serológicas o diagnósticos moleculares para una identificación inequívoca.

Una vez identificada la enfermedad, pueden emplearse estrategias de gestión adecuadas. La gestión de las enfermedades de las plantas implica múltiples enfoques:

• Prácticas culturales: Esto incluye ajustar el riego, la exposición a la luz y el suministro de nutrientes para reducir la presión de la enfermedad.
• Control químico: La aplicación de pesticidas, fungicidas y compuestos afines puede proporcionar un control directo de los patógenos.
• Control biológico: Pueden utilizarse microorganismos beneficiosos o enemigos naturales del patógeno para el biocontrol.
• Resistencia genética: Plantar variedades resistentes a las enfermedades es una poderosa estrategia para gestionar las enfermedades de las plantas.

Como puedes ver, hacer frente a las enfermedades de las plantas requiere un conocimiento detallado del patógeno, el ciclo de la enfermedad y las interacciones huésped-patógeno. Empleando estas estrategias eficaces, se puede proteger la salud de las plantas, asegurando así nuestros alimentos y recursos vegetales.