Valencia, Spain
July 24, 2024
An IBMCP (UPV-CSIC) team discovers a new compound to protect tomatoes from bacteria and drought.
A team from the Research Institute for Plant Molecular and Cellular Biology, a joint centre of the Universitat Politècnica de València (UPV) and the Spanish National Research Council (CSIC), has discovered a new natural method to protect tomato plants from bacterial attack.
In a recent study published on the cover of the Plant Physiology journal, the IBMCP team has identified a new volatile compound - alpha-terpineol- that effectively protects plants from Pseudomonas syringae. This pathogenic bacterium causes severe damage to various crops. This finding could improve crop protection treatments by providing natural and highly effective plant protection.
Julia Pérez-Pérez, a PhD student at the UPV and co-author of the study, explains that, as in human interaction, plants have their own way of communication and defence. "They emit volatile compounds to alert their neighbours to danger and use their sense of smell to perceive the message".
To illustrate, Pérez-Pérez adds: Imagine a field of tomatoes where the bacteria penetrate the leaves of a plant through the stomata. As it spreads, the plant defends itself from attack by releasing volatiles such as terpene. Other parts of the plant itself and neighbouring plants 'smell' this chemical message and quickly close their stomata, preventing the entry of the pathogen and thus protecting the crop.
The same IBMCP team has already patented and licensed another volatile compound, HB, which also protects plants, with the company Meristem. Now, with the discovery of terpineol, they have a new method to strengthen the resistance of the crops. "Both compounds are part of what we call the aroma of resistance, which symbolises the smell of survival for tomato plants," Pérez-Pérez adds.
It is a very simple, cheap and environmentally friendly application.
According to the IBMCP team, applying terpineol and HB would be very straighforwardand versatile: they can be sprayed directly on the plants or applied by diffuser devices. In fact, through a project conducted in collaboration with the company Meristem and with CDTI funding, they are exploring possible synergies between these and other volatile compounds to activate the defensive response of plants efficiently and very cheaply.
"The use of these compounds offers the agricultural sector a new economic, fast and highly effective alternative to improve the yield of such an important crop as tomato," adds Purificación Lisón, IBMCP researcher and lecturer in the Biotechnology Department of the School of Agricultural Engineering and Environment (ETSIAMN) and co-author of the study.
In addition, applying these compounds in agricultural treatments would also reduce the use of chemical compounds. "This is not only beneficial for the environment but also promotes more sustainable agriculture," adds Mª Pilar López Gresa, an IBMCP researcher and senior lecturer at ETSIAMN.
And also, against the drought
According to the researchers, this natural strategy could serve as a protective barrier against bacteria and other infections and even protect plants from the effects of drought.
This IBMCP discovery represents a significant breakthrough in crop protection, offering a natural, effective and environmentally friendly solution to today's agricultural challenges," conclude the IBMCP researchers.
Reference
Pérez-Pérez J, Minguillón S, Kabbas-Piñango E, Payá C, Campos L, Rodríguez-Concepción M, Espinosa-Ruiz A, Rodrigo I, Bellés JM, López-Gresa MP, Lisón P. Metabolic crosstalk between hydroxylated monoterpenes and salicylic acid in tomato defense response against bacteria. Plant Physiol. 2024 Jun 28;195(3):2323-2338. doi: 10.1093/plphys/kiae148.
El aroma que protege a los tomates
Noticia en UPV TV
Un equipo del IBMCP (UPV-CSIC) descubre un nuevo compuesto para defender a los tomates contra las bacterias y la sequía
Un equipo del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, centro mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha descubierto un nuevo método natural para proteger a las plantas de tomate del ataque de bacterias.
En un reciente estudio, publicado en portada por la revista Plant Physiology, el equipo del IBMCP ha identificado un nuevo compuesto volátil -conocido como alfa-terpineol-, que protege eficazmente a las plantas de la Pseudomonas syringae, una bacteria patógena que provoca graves daños en diversos cultivos. Este hallazgo podría revolucionar los tratamientos fitosanitarios al proporcionar una protección de las plantas natural y muy efectiva.
Julia Pérez-Pérez, doctoranda en la UPV y coautora del estudio, explica que al igual que en la interacción humana, las plantas tienen su propio modo de comunicación y defensa. “Emiten compuestos volátiles para alertar a sus vecinas del peligro y utilizan su sentido del olfato para percibir el mensaje”.
Para ilustrarlo, Pérez-Pérez añade: “Imaginemos un campo de tomates donde la bacteria penetra en las hojas de una planta mediante los estomas. A medida que se propaga, la planta se defiende de su ataque liberando al aire volátiles como el terpineol. Tanto otras partes de la propia planta como las vecinas 'huelen' este mensaje químico y cierran rápidamente sus estomas, impidiendo la entrada del patógeno y protegiendo así el cultivo”.
Este mismo equipo del IBMCP ya patentó y licenció con la empresa Meristem otro compuesto volátil, el HB, que también protege a las plantas. Ahora, con el descubrimiento del terpineol, cuentan con un nuevo método para fortalecer la resistencia de los cultivos. “Ambos compuestos forman parte de lo que llamamos el aroma de la resistencia, que simboliza el olor de la supervivencia para las plantas de tomate”, añade Pérez-Pérez.
Aplicación muy sencilla, barata y respetuosa con el medio ambiente
Según destaca el equipo del IBMCP, la aplicación tanto del terpineol como del HB sería muy sencilla y versátil: pueden pulverizarse directamente sobre las plantas o aplicarse mediante dispositivos difusores. De hecho, a través de un proyecto que están llevando a cabo en colaboración con la empresa Meristem, y con la financiación del CDTI, están explorando posibles sinergias entre éstos y otros compuestos volátiles para activar la respuesta defensiva de las plantas de forma eficiente y muy barata.
“El uso de estos compuestos ofrece al sector agrícola una nueva alternativa económica, rápida y de gran efectividad para mejorar el rendimiento de un cultivo tan importante como es el tomate”, añade Purificación Lisón, investigadora del IBMCP y profesora del Departamento de Biotecnología de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural (ETSIAMN) de la UPV y coautora también del estudio.
Además, aplicar estos compuestos en los tratamientos agrícolas reduciría también el uso de compuestos químicos en el campo. “Esto no solo es beneficioso para el medio ambiente, sino que también promueve una agricultura más sostenible”, añade Mª Pilar López Gresa, investigadora también del IBMCP y profesora de la ETSIAMN.
Y también contra la sequía
Y, según destacan las investigadoras, esta estrategia natural podría servir como barrera protectora no solo contra bacterias, sino también contra otras infecciones e incluso para proteger a las plantas de los efectos de la sequía.
“Este descubrimiento es un avance significativo en la protección de cultivos; ofrece una solución natural, efectiva y respetuosa con el medio ambiente para los desafíos agrícolas actuales”, concluyen las investigadoras del IBMCP.
Referencia
Pérez-Pérez J, Minguillón S, Kabbas-Piñango E, Payá C, Campos L, Rodríguez-Concepción M, Espinosa-Ruiz A, Rodrigo I, Bellés JM, López-Gresa MP, Lisón P. Metabolic crosstalk between hydroxylated monoterpenes and salicylic acid in tomato defense response against bacteria. Plant Physiol. 2024 Jun 28;195(3):2323-2338. doi: 10.1093/plphys/kiae148.
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