Phytotoxin

Clase de toxinas que se encuentran en las plantas.

Phytotoxins are substances that are poisonous or toxic to the growth of plants. Phytotoxic substances may result from human activity, as with herbicides, or they may be produced by plants, by microorganisms, or by naturally occurring chemical reactions.

The term is also used to describe toxic chemicals produced by plants themselves, which function as defensive agents against their predators. Most examples pertaining to this definition of phytotoxin are members of various classes of specialised or secondary metabolites, including alkaloids, terpenes, and especially phenolics, though not all such compounds are toxic or serve defensive purposes.^[1] Phytotoxins may also be toxic to humans.^[2][3]

Toxins produced by plants

Alkaloids

Alkaloids are derived from amino acids, and contain nitrogen.^[4] They are medically important by interfering with components of the nervous system affecting membrane transport, protein synthesis, and enzyme activities. They generally have a bitter taste. Alkaloids usually end in -ine (caffeine, nicotine, cocaine, morphine, ephedrine).

Terpenes

Terpenes are made of water-insoluble lipids, and synthesized from acetyl-CoA or basic intermediates of glycolysis^[5] They often end in -ol (menthol) and comprise the majority of plant essential oils.

• Monoterpenes are found in gymnosperms and collect in the resin ducts and may be released after an insect begins to feed to attract the insect's natural enemies.
• Sesquiterpenes are bitter tasting to humans and are found on glandular hairs or subdermal pigments.
• Diterpenes are contained in resin and block and deter insect feeding. Taxol, an important anticancer drug is found in this group.
• Triterpenes mimic the insect molting hormone ecdysone, disrupting molting and development and is often lethal. They are usually found in citrus fruit, and produce a bitter substance called limonoid that deters insect feeding.
• Los glucósidos están hechos de uno o más azúcares combinados con una sustancia no azucarada como la aglicona , que generalmente determina el nivel de toxicidad . Los glucósidos cianogénicos se encuentran en muchas semillas de plantas como las cerezas , las manzanas y las 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 disminuir o fortalecer el ritmo cardíaco. Las saponinas tienen componentes solubles en lípidos y agua con propiedades detergentes. Las saponinas forman complejos con los esteroles e interfieren con 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 de la célula.

Sustancias tóxicas para las plantas.

herbicidas

Los herbicidas suelen interferir con el crecimiento de las plantas y, a menudo, imitan las hormonas vegetales.

• Los inhibidores de ACCasa matan los pastos e inhiben el primer paso en la síntesis de lípidos, la acetil-CoA carboxilasa , afectando así la producción de membranas celulares en los meristemas . No afectan a las plantas dicotiledóneas. ^[6]
• Los inhibidores de ALS afectan a las gramíneas y las dicotiledóneas al inhibir el primer paso en la síntesis de algunos aminoácidos, la síntesis de acetolactato . Las plantas pierden lentamente 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 un exceso de oxidación . La planta eventualmente morirá.
• La auxina sintética imita las hormonas vegetales y puede afectar la membrana celular de las plantas.

Fitotoxinas bacterianas

• La tabtoxina es producida por Pseudomonas syringae pv. tabaci que pueden provocar la acumulación de concentraciones tóxicas de amoníaco . Esta acumulación de amoníaco provoca clorosis en las hojas . ^[7]
• Los glicopéptidos son producidos por varias bacterias y han sido indicados en el desarrollo de enfermedades. ^[7] Un glicopéptido de Corynebacterium sepedonicum provoca una rápida marchitez y necrosis marginal . Una toxina de Corynebacterium insidiosum provoca la obstrucción 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 el marchitamiento en las plantas rosáceas. Un polisacárido de Xanthomonas campestris obstruye el flujo de agua a través del floema provocando pudrición negra en el repollo.
• La faseolotoxina es un tripéptido modificado [Nδ-(N′-sulfodiaminofosfinil)-ornitil-alanil-homoarginina] producido por ciertas cepas de Pseudomonas syringae pv. faseolicola , Pseudomonas syringae pv. actinidiae y 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 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 . ^[11]
• La rizobiotoxina, producida por Rhizobium japonicum , hace que los nódulos de las raíces de algunas plantas de soja se vuelvan cloróticos.

Ver también

• Toxalbúmina  – Proteínas vegetales tóxicas
• Fitotoxicidad  : efecto tóxico de un compuesto sobre el crecimiento de las plantas.

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 a 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 (2ª ed.). Burlington: Elsevier. pag. 124.ISBN _ 9780080921532.
4. Zeiger; Taiz, L. "Defensas vegetales". Fisiología de las plantas . págs. 349–376.
5. Ciencias Vegetales "Plantas Venenosas". páginas 170-175. ^{[ se necesita cita completa ]}
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 de péptidos y policétidos sintetasas. Reseñas de microbiología y biología molecular 63, 266-292
9. Tourte C, Manceau C, 1995. Una cepa de Pseudomonas syringae que no pertenece al patovar faseolicola produce faseolotoxina. Revista europea de patología vegetal 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. Investigación en Microbiología 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 el tizón del halo del frijol francés. Patología vegetal fisiológica y molecular 53, 287-299.