Fitotoxina

Clase de toxinas que se encuentran en las plantas

Las fitotoxinas son sustancias venenosas o tóxicas para el crecimiento de las plantas. Las sustancias fitotóxicas pueden ser resultado de la actividad humana, como los herbicidas , o pueden ser producidas por plantas, microorganismos o reacciones químicas naturales.

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 secundarios o especializados , incluidos los alcaloides , los terpenos y, especialmente, los fenólicos , aunque no todos estos compuestos son tóxicos o sirven para fines defensivos. ^[1] Las fitotoxinas también pueden ser tóxicas para los humanos. ^{[2] [3]}

Toxinas producidas por las plantas

Alcaloides

Los alcaloides se derivan de los aminoácidos y contienen nitrógeno . ^[4] Son importantes desde el punto de vista médico porque interfieren 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 suelen terminar en -ina ( cafeína , nicotina , cocaína , morfina , efedrina ).

Terpenos

Los terpenos están hechos de lípidos insolubles en agua y se sintetizan a partir de acetil-CoA o intermediarios básicos de la glucólisis ^[5]. A menudo terminan en -ol ( mentol ) y comprenden la mayoría de los aceites esenciales de las 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 sus enemigos naturales.
• 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 a los insectos de alimentarse. El taxol , un importante fármaco anticancerígeno, se encuentra en este grupo.
• Los triterpenos imitan la hormona de muda ecdisona de los insectos , alterando la muda y el desarrollo y, a menudo, son letales. Se encuentran generalmente en los frutos cítricos y producen una sustancia amarga llamada limonoide que disuade a los insectos de alimentarse.
• Los glucósidos están formados por uno o más azúcares combinados con un no azúcar como la aglicona , que suele determinar 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 aumentar la frecuencia cardíaca. Las saponinas tienen componentes solubles en lípidos y agua con propiedades detergentes. Las saponinas forman complejos con esteroles e interfieren en su absorción.

Fenólicos

Los fenólicos están formados por un grupo hidroxilo unido a un hidrocarburo aromático . La furanocumarina es un fenólico fototóxico y no es tóxico 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 del cuero . 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 en las células.

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 a las gramíneas e inhiben el primer paso en la síntesis de lípidos, la acetil-CoA carboxilasa , afectando así la producción de membrana celular en los meristemos . No afectan a las plantas dicotiledóneas. ^[6]
• Los inhibidores de ALS afectan a las gramíneas y dicotiledóneas inhibiendo el primer paso de la síntesis de algunos aminoácidos, la síntesis de acetolactato . Las plantas se ven privadas lentamente de estos aminoácidos y, finalmente, la síntesis de ADN se detiene.
• Los inhibidores de ESPS afectan a las gramíneas y 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 provoca que los electrones se acumulen en las moléculas de clorofila y se produzca una oxidación excesiva . La planta acabará muriendo.
• 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 y puede causar la acumulación de concentraciones tóxicas de amoníaco . Esta acumulación de amoníaco causa clorosis en las hojas . ^[7]
• Los glicopéptidos son producidos por varias bacterias y se ha indicado que intervienen en el desarrollo de enfermedades. ^[7] Un glicopéptido de Corynebacterium sepedonicum causa marchitez rápida y necrosis marginal . Una toxina de Corynebacterium insidiosum causa el taponamiento del tallo de la planta, lo que interfiere con el movimiento del agua entre las células. ^[7] La ​​amilovorina es un polisacárido de Erwinia amylovora y causa marchitez en plantas rosáceas. Un polisacárido de Xanthomonas campestris obstruye el flujo de agua a través del floema, lo que provoca podredumbre negra en el repollo.
• La faseolotoxina es un tripéptido modificado [Nδ-(N′-sulfodiaminofosfinil)-ornitil-alanil-homoarginina] producido por ciertas cepas de Pseudomonas syringae pv. phaseolicola , Pseudomonas syringae pv. actinidiae y la cepa Pseudomonas syringae pv. syringae CFBP 3388. ^{[8] [9] [10]} 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. La faseolotoxina es un inhibidor eficaz de la actividad de la OCTasa de fuentes vegetales, mamíferas y bacterianas 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 . ^[11]
• La rizobiotoxina, producida por Rhizobium japonicum , hace que los nódulos de las raíces de algunas plantas de soja se vuelvan cloróticos.

Véase también

• Toxalbúmina  – Proteínas vegetales tóxicas
• Fitotoxicidad  – Efecto tóxico de un compuesto sobre el crecimiento de la planta.

Referencias

1. Raven, Peter H, Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn: "Biología de las plantas", páginas 27-33.
2. Iwasaki, S (abril de 1998). "Compuestos orgánicos naturales que afectan las funciones de los microtúbulos". Yakugaku Zasshi . 118 (4): 112–26. doi : 10.1248/yakushi1947.118.4_111 . PMID  9564789.
3. Bjeldanes, Leonard; Shibamoto, Takayuki (2009). Introducción a la toxicología de los alimentos (2.ª ed.). Burlington: Elsevier. pág. 124. ISBN 9780080921532.
4. Zeiger; Taiz, L. "Defensas vegetales". Fisiología vegetal . págs. 349–376.
5. Ciencias Vegetales "Plantas venenosas". páginas 170-175. ^{[ cita completa requerida ]}
6. Pike, David R., Aaron Hager, "Cómo funcionan los herbicidas" http://wed.aces.uiuc.edu/vista/pdf_pubs/herbwork.pdf ^{[ enlace muerto permanente ‍ ]}
7. Strobel, Gary A. 1977. Revisión anual de microbiología "Fitotoxinas bacterianas". 31:205-224
8. Bender CL, Alarcón-Chaidez F, Gross DC, 1999. Fitotoxinas de Pseudomonas syringae: modo de acción, regulación y biosíntesis por sintetasas de péptidos y policétidos. Microbiology and Molecular Biology Reviews 63, 266-292
9. Tourte C, Manceau C, 1995. Una cepa de Pseudomonas syringae que no pertenece al patovar phaseolicola produce faseolotoxina. European Journal of Plant Pathology 101, 483-490
10. Murillo J, Bardaji L, Navarro de la Fuente L, Führer ME, Aguilera S, Alvarez-Morales A, 2011. La variación en la conservación del grupo para la biosíntesis de la fitotoxina faseolotoxina en Pseudomonas syringae sugiere al menos dos eventos de adquisición horizontal. Research in Microbiology 162, 253-261
11. Bachmann AS, Matile P, Slusarenko AJ, 1998. Inhibición de la actividad de la ornitina descarboxilasa por la faseolotoxina: implicaciones para la producción de síntomas en la plaga de halo del frijol francés. Physiological and Molecular Plant Pathology 53, 287-299.