Las orugas que se alimentan de hojas de maíz utilizan sus heces para inducir a la planta a apagar sus defensas, lo que les permite comer más y crecer más rápido.

El descubrimiento es una revelación más sobre la miríada de señales químicas que pasan entre las plantas y los insectos, dicen los científicos.

Las plantas están bajo constante amenaza de ataque de insectos herbívoros. Se sabe que casi 400.000 especies de insectos que comen plantas viven en 300.000 especies de plantas.

Cuando estos herbívoros se alimentan de plantas, no solo causan daños mecánicos, sino que a menudo dejan sustancias que manipulan la respuesta de la planta a la herbivoría. Las sustancias son análogas a los compuestos asociados a microbios que afectan las respuestas de las plantas a hongos o bacterias patógenos.

Las larvas de gusano cogollero se alimentan vorazmente de las hojas en los verticilos confinados de las plantas de maíz, y por necesidad defecan cerca en las grietas donde las hojas se encuentran con los tallos. En estas estructuras se acumulan grandes cantidades de heces o «desechos» y pueden permanecer allí durante largos períodos de tiempo.

«Sería desventajoso para el insecto depositar señales que podrían mejorar las defensas de la planta contra él, por lo que investigamos qué compuestos químicos en el frass estaban señalando a la planta», dice Dawn Luthe, profesora de biología del estrés vegetal en Penn State.

Defensa de patógenos o insectos

» Resulta que la oruga engaña a la planta para que detecte que está siendo atacada por patógenos fúngicos y monte una defensa contra ellos, suprimiendo así las defensas de la planta contra los herbívoros.

«Las plantas no pueden defenderse tanto de los patógenos como de los atacantes de insectos al mismo tiempo, deben activar su vía para defenderse de los herbívoros o su vía para defenderse de los patógenos.»

Los hallazgos, publicados en el Journal of Chemical Ecology, pueden conducir al aislamiento de componentes específicos de la fosa que se pueden incorporar a un compuesto para rociar sobre los cultivos, dice Luthe.

Este pesticida orgánico y ecológicamente sostenible podría mejorar las defensas de las plantas contra los patógenos. O tal vez las plantas pueden ser modificadas genéticamente para incorporar las proteínas de la fosa para aumentar la resistencia nativa de un cultivo a los patógenos.

El frass de oruga se compone de moléculas derivadas de la planta huésped, el insecto en sí y los microbios asociados, y por lo tanto proporciona abundantes señales que pueden alterar las respuestas de defensa de las plantas, dice el investigador principal Swayamjit Ray, estudiante de doctorado en el programa de Biología Vegetal intercolegial. Las proteínas de la oruga del gusano cogollero inicialmente indujeron genes de defensa sensibles a heridas en el maíz; sin embargo, poco después se indujo un gen de defensa relacionado con la patogénesis.

La obtención de defensas de patógenos por las proteínas frass se correlacionó con el aumento del crecimiento de herbívoros y la reducción de la prevalencia de patógenos fúngicos a lo largo del tiempo. Estas respuestas difieren de la respuesta típica de las plantas a las secreciones orales de la oruga del gusano cogollero, y los resultados allanan el camino para la identificación de una molécula de proteína a partir de la excreción de un herbívoro que provoca respuestas de defensa de patógenos mientras suprime las defensas de los herbívoros en las plantas.

Para probar su hipótesis, los investigadores aplicaron extracto de frass a las hojas de plantas de maíz y compararon el crecimiento de orugas de gusano cogollero que se alimentaban de las hojas con el crecimiento de orugas que se alimentaban de hojas no tratadas.

También midieron el rendimiento de un patógeno fúngico en respuesta al tratamiento de frass de hojas de maíz. Inocularon las hojas con esporas de un hongo que causa tizón en el maíz (Cochliobolus heterostrophus).

«La planta percibe que está siendo atacada por un patógeno y no por un insecto, por lo que activa sus defensas contra los patógenos, dejando a la oruga libre para continuar alimentándose de la planta.

«Es una estrategia ecológica que se ha perfeccionado a lo largo de miles de años de evolución», dice Ray.

El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos apoyó el trabajo.