Las fitotoxinas son sustancias venenosas o tóxicas para el crecimiento de las plantas. Las sustancias fitotóxicas pueden resultar de la actividad humana, como los herbicidas , o pueden ser producidas por plantas, por microorganismos o por reacciones químicas naturales. [1]
El término también se utiliza para describir sustancias químicas tóxicas producidas por las propias plantas, que funcionan como agentes defensivos contra sus depredadores. La mayoría de los ejemplos pertenecientes a esta definición de fitotoxina son miembros de varias clases de metabolitos especializados o secundarios , incluidos alcaloides , terpenos y especialmente fenólicos , aunque no todos estos compuestos son tóxicos o tienen fines defensivos. [2] Las fitotoxinas también pueden ser tóxicas para los humanos. [3] [4]
Toxinas producidas por plantas
Alcaloides
Los alcaloides se derivan de los aminoácidos y contienen nitrógeno . [5] Son de importancia médica al interferir con los componentes del sistema nervioso que afectan el transporte de membrana , la síntesis de proteínas y las actividades enzimáticas . Generalmente tienen un sabor amargo. Los alcaloides generalmente terminan en -ina ( cafeína , nicotina , cocaína , morfina , efedrina ).
Terpenos
Los terpenos están hechos de lípidos insolubles en agua y sintetizados a partir de acetil-CoA o intermedios básicos de la glucólisis [6]. A menudo terminan en -ol ( mentol ) y comprenden la mayoría de los aceites esenciales de plantas.
- Los monoterpenos se encuentran en las gimnospermas y se acumulan en los conductos de resina y pueden liberarse después de que un insecto comienza a alimentarse para atraer a los enemigos naturales del insecto.
- Los sesquiterpenos tienen un sabor amargo para los humanos y se encuentran en los pelos glandulares o en los pigmentos subdérmicos.
- Los diterpenos están contenidos en la resina y bloquean y disuaden la alimentación de los insectos. En este grupo se encuentra el taxol , un importante fármaco contra el cáncer.
- Los triterpenos imitan a la hormona de la muda de insectos ecdisona , interrumpiendo la muda y el desarrollo y, a menudo, son letales. Por lo general, se encuentran en los cítricos y producen una sustancia amarga llamada limonoide que disuade la alimentación de los insectos.
- Los glucósidos están hechos de uno o más azúcares combinados con una aglicona no similar al azúcar , que generalmente determina el nivel de toxicidad . Los glucósidos cianogénicos se encuentran en muchas semillas de plantas como cerezas , manzanas y ciruelas . Los glucósidos cianogénicos producen cianuro y son extremadamente venenosos. Los cardenólidos tienen un sabor amargo e influyen en las ATPasas activadas por NA + / K + en el corazón humano, pueden ralentizar o fortalecer la frecuencia cardíaca. Las saponinas tienen componentes solubles en agua y lípidos con propiedades detergentes. Las saponinas forman complejos con los esteroles e interfieren con su absorción.
Fenólicos
Los fenólicos están hechos de un grupo hidroxilo unido a un hidrocarburo aromático . La furanocumarina es fenólica y no es tóxica hasta que se activa con la luz. La furanocumarina bloquea la transcripción y reparación del ADN . Los taninos son otro grupo de fenólicos importantes en el curtido de cueros . Las ligninas , también un grupo de fenólicos, son los compuestos más comunes en la Tierra y ayudan a conducir el agua en los tallos de las plantas y a llenar los espacios de la célula.
Sustancias tóxicas para las plantas
Herbicidas
Los herbicidas generalmente interfieren con el crecimiento de las plantas y a menudo imitan las hormonas vegetales.
- Los inhibidores de la ACCasa matan las hierbas e inhiben el primer paso en la síntesis de lípidos, la acetil-CoA carboxilasa , lo que afecta la producción de la membrana celular en los meristemas . No afectan las plantas dicotiledóneas. [7]
- Los inhibidores de ELA afectan las gramíneas y las dicotiledóneas al inhibir el primer paso en la síntesis de algunos aminoácidos, la síntesis de acetolactato . Las plantas lentamente se privan de estos aminoácidos y, finalmente, se detiene la síntesis de ADN.
- Los inhibidores de ESPS afectan las gramíneas y las dicotiledóneas al inhibir el primer paso en la síntesis de triptófano , fenilalanina y tirosina , la enzima enolpiruvilshikimato 3-fosfato sintasa.
- Los inhibidores del fotosistema II reducen el flujo de electrones del agua al NADPH 2+, lo que hace que los electrones se acumulen en las moléculas de clorofila y se produzca un exceso de oxidación . La planta morirá eventualmente.
- La auxina sintética imita las hormonas vegetales y puede afectar la membrana celular de la planta.
Fitotoxinas bacterianas
- La tabtoxina es producida por Pseudomonas syringae pv. tabaci que puede causar la acumulación de concentraciones tóxicas de amoníaco . Esta acumulación de amoníaco causa clorosis foliar . [8]
- Los glicopéptidos son producidos por una serie de bacterias y se han indicado en el desarrollo de enfermedades. [8] Un glucopéptido de Corynebacterium sepedonicum causa una rápida marchitez y necrosis marginal . Una toxina de Corynebacterium insidiosum provoca el taponamiento del tallo de la planta que interfiere con el movimiento del agua entre las células. [8] La amilovorina es un polisacárido de Erwinia amylovora y causa el marchitamiento en las plantas rosáceas. Un polisacárido de Xanthomonas campestris obstruye el flujo de agua a través del floema provocando la pudrición negra del repollo.
- Phaseolotoxin es un tripéptido modificado [Nδ- (N'-sulfodiaminofosfinil) -ornitil-alanil-homoarginina] producido por determinadas cepas de Pseudomonas syringae pv. Phaseolicola , Pseudomonas syringae pv. actinidiae y la cepa Pseudomonas syringae pv. syringae CFBP 3388. [9] [10] [11] La faseolotoxina es un inhibidor reversible de la enzima ornitina carbamoiltransferasa (OCTasa; EC 2.1.3.3), que cataliza la formación de citrulina a partir de ornitina y carbamoilfosfato en la vía biosintética de la arginina. Phaseolotoxin es un inhibidor eficaz de la actividad OCTasa de origen vegetal, mamífero y bacteriano y provoca un requerimiento fenotípico de arginina. Además, la faseolotoxina inhibe la enzima ornitina descarboxilasa (EC 4.1.1.17), que participa en la biosíntesis de poliaminas. [12]
- La rizobiotoxina, producida por Rhizobium japonicum , hace que los nódulos de las raíces de algunas plantas de soja se vuelvan cloróticos.
Ver también
- Toxalbúmina
- Fitotoxicidad
Referencias
- ^ "Enciclopedia de la ciencia: bioquímica" http://science.jrank.org/pages/39180/phytotoxin.html 2010/4/5.
- ^ Cuervo, Peter H, Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn: "Biología de las plantas", páginas 27-33.
- ^ Iwasaki, S (abril de 1998). "Compuestos orgánicos naturales que afectan a las funciones de los microtúbulos". Yakugaku Zasshi . 118 (4): 112–26. PMID 9564789 .
- ^ Bjeldanes, Leonard; Shibamoto, Takayuki (2009). Introducción a la Toxicología de los Alimentos (2ª ed.). Burlington: Elsevier. pag. 124. ISBN 9780080921532.
- ^ Zeiger; Taiz, L. "Plant Defenses". Fisiología vegetal . págs. 349–376.
- ^ Ciencias de las plantas "Plantas venenosas". páginas 170-175. [ se necesita cita completa ]
- ^ Pike, David R., Aaron Hager, "Cómo funcionan los herbicidas" http://wed.aces.uiuc.edu/vista/pdf_pubs/herbwork.pdf [ enlace muerto permanente ]
- ^ a b c Strobel, Gary A. 1977. Microbiología de revisión anual "Fitotoxinas bacterianas. 31: 205-224
- ^ Bender CL, Alarcón-Chaidez F, Gross DC, 1999. Fitotoxinas de Pseudomonas syringae: modo de acción, regulación y biosíntesis por péptido y policétido sintetasas. Reseñas de microbiología y biología molecular 63, 266-292
- ^ Tourte C, Manceau C, 1995. Una cepa de Pseudomonas syringae que no pertenece al patovar phaseolicola produce phaseolotoxin. Revista europea de patología vegetal 101, 483-490
- ^ Murillo J, Bardaji L, Navarro de la Fuente L, Führer ME, Aguilera S, Alvarez-Morales A, 2011. La variación en la conservación del clúster para la biosíntesis de la fitotoxina faseolotoxina en Pseudomonas syringae sugiere al menos dos eventos de adquisición horizontal. Investigación en microbiología 162, 253-261
- ^ Bachmann AS, Matile P, Slusarenko AJ, 1998. Inhibición de la actividad ornitina descarboxilasa por faseolotoxina: implicaciones para la producción de síntomas en el tizón del halo de frijol francés. Fitopatología fisiológica y molecular 53, 287-299.