El mecanismo anti-explosión de la mosca blanca contra la bomba de aceite de mostaza

Así como los seres humanos han desarrollado un sistema inmunológico complejo para resistir bacterias y virus. Las plantas crucíferas también tienen un conjunto de armas de autodefensa contra la invasión de plagas: bombas de aceite de mostaza, pero este conjunto de equipos parece no tener nada que ver con las moscas blancas con sus propias pajitas. Los científicos siempre han creído que las piezas bucales perforadoras y chupadoras de la mosca blanca evitaban la activación del mecanismo de defensa. Las últimas investigaciones han señalado que la bomba de aceite de mostaza detonó, pero la mosta blanca puede depender de la secreción de melaza.
Zheng Linjie| Profesor de la Universidad Shu Tzu Chi

Creditos foto:2012CIAT / NeilPalmer


La col rizada común y las hojas de sésamo en la mesa tienen un sabor amargo especial La fuente de estos sabores únicos es en realidad el mecanismo de resistencia de las plantas crucíferas a plagas y enfermedades. De acuerdo con su función, este sistema tiene un nombre muy apropiado: bomba de aceite de mostaza. Las bombas de aceite de mostaza constan de dos componentes: glucosinolatos y mirosinasas. En circunstancias normales, el tioglucósido y la mirosinasa se almacenan en diferentes espacios de las plantas.Cuando una planta es atacada o lesionada por un insecto, el tejido roto permite que las dos sustancias entren en contacto y la mirosinasa hidrolizará el tioglucósido homeopáticamente para formar una aglicona inestable.[Nota 1]La aglicona se descompondrá o reaccionará aún más para producir una serie de sustancias nocivas para los insectos.

Las bombas de aceite de mostaza protegen eficazmente a las plantas, evitando muchos insectos que mastican las plantas como alimento, pero que no pueden resistir a las moscas blancas con sus propias pajitas. Las moscas blancas son insectos perforadores y chupadores con piezas bucales en forma de aguja como una pajita. Muchas plagas conocidas pertenecen a la familia de la mosca blanca. Se alimentan de la savia del floema de la planta, transmiten virus de la planta y secretan mucha melaza, que hace que las plantas se infecten con hongos.

En el pasado, los científicos creían que la mayoría de los insectos de las plantas perforadoras y chupadoras no se verían afectados por las bombas de aceite de mostaza porque sus delgadas piezas bucales podrían evitar disparar la bomba. En septiembre de este año, un equipo de investigación del Instituto Max Planck en Alemania y la Universidad Hebrea de Jerusalén en Israel descubrió que el espectrómetro de masas de cromatografía líquida se utilizó para analizar la excreción de Arabidopsis thaliana (Bemisia tabaci). La mielada, que todavía contiene el hidrolizado de tioglucósido, indica que cuando la mosca blanca fuma mostaza árabe, debe iniciar el mecanismo de mezcla de tioglucósido y mirosinasa.

Además, el equipo de investigación también notó que algunos análogos de tioglucósidos son abundantes en la melaza excretada por la mosca blanca. Ya sea que se alimenten con coles de Bruselas de mosca blanca, brócoli o piensos formulados artificialmente que contengan glucósidos de azufre, los científicos pueden encontrar las mismas sustancias en la melaza de la mosca blanca, y los mismos compuestos no pueden extraerse de estas plantas. . Estas sustancias no declaradas son de hecho derivados de tioglucósidos glicosilados.

La tioglicona tiene solo un glicosilo en su estructura, y después de la glicosilación, la aglicona se conectará a dos a cuatro glicosilos. Los científicos han descubierto que cuando la cadena de glicosilo del tioglucósido se alarga, puede deberse al cambio de volumen que la mirosinasa no puede hidrolizar estos tioglucósidos mutados, por lo que no genera tiocianato, cianuro y otras plantas protectoras. Sustancias toxicas.Después de que la mosca blanca agrega un glicosilo (Glc) al precursor del veneno, se convierte en un derivado que no puede ser hidrolizado por mirosinasa.

Para seguir rastreando las fuentes de estos azúcares adicionales, los científicos alimentaron con glucosa y sacarosa marcadas con carbono 13 en la mosca blanca del tabaco. Los resultados mostraron que solo el grupo glucosa en la sacarosa se usaba para glicosilar el tioglucósido y los monosacáridos no se podían usar como glicosilación. Material reactivo. Este resultado también llevó a los científicos a estudiar las enzimas que puede producir la mosca blanca, porque solo una transglucosidasa específica (transglucosidasa) hidroliza el enlace entre los disacáridos para generar un intermedio entre la enzima y el enlace del azúcar, y luego El glicosilo se transfiere al compuesto objetivo. Al final, el equipo encontró las proteínas SUC2 y SUC5 en la familia 13 de la glucósido hidrolasa (GH13), que puede desempeñar un papel clave en el tioglucósido glucosilado de la mosca blanca.

Desde el punto de vista energético, usar la sacarificación para disolver la amenaza de las bombas de aceite de mostaza es algo muy económico para la mosca blanca. Porque la mielada es el exceso de azúcar que descargan los insectos para ajustar la diferencia de presión osmótica causada por la succión del jugo de floema. No necesitan buscar fuentes adicionales de sacarosa. Además de la mosca blanca del tabaco, el equipo también alimentó con Arabidopsis a pulgones, cochinillas y otros tipos de moscas blancas. Se pueden encontrar tioglucósidos glicosilados en la melaza de estos insectos chupadores, lo que indica que este mecanismo anti-explosión es posible. Es un método de desintoxicación universal para plagas de hemípteros.

En Taiwán, los cultivos de hortalizas, frutas y flores también están sufriendo el daño de la mosca blanca de la hoja de plata, y tiende a aumentar año tras año. Comprender cómo las moscas blancas rompen el sistema de defensa de las plantas puede ayudar a las personas a comprender cómo resistir estas plagas. Conocerte a ti mismo y al enemigo puede ganar todas las batallas.

Materiales de referencia:

  1. La glucosilación previene la activación de las defensas de las plantas en insectos que se alimentan del floema. Malka, O., Easson, MLAE, Paetz, C. et al. Chem. Biol. 2020.doi: 10.1038 / s41589-020-00658-6
  2. Instituto Max Planck de Ecología Química: 28 de septiembre de 2020, el exceso de azúcar ayuda a las moscas blancas a desintoxicar las defensas de las plantas
  3. Liao Junda (2010). Detonación y desmantelamiento de la bomba de aceite de mostaza vegetal. Número especial de la granja de mejoramiento agrícola del distrito de Taichung; No. 105, 225-230.

anotación:[Nota 1]Glucósido se refiere a una clase de compuestos que contienen grupos de azúcar. La aglicona es la parte no glicosilo del glicósido. En el tioglucósido, tomando el mapa como ejemplo, se refiere a la parte distinta de la glucosa (Glc).

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