2.3 Linear MPC Design
2.3.5 Experimental Controller Setup
Se han realizado varios estudios encaminados a encontrar los fenómenos más relevantes de la histopatología y la bioquímica de la respuesta de defensa que presentan los genotipos resistentes de clavel. En dichos estudios, se ha encontrado que la infección activa un proceso defensivo multicomponente y compartimentalizado, que tiene como objetivo localizar el patógeno en los tejidos vasculares xilemáticos infectados (Niemann 1990; Baayen et al. 1996). En este proceso, inicialmente se presenta la formación de geles, compuestos principalmente de polisacáridos y compuestos fenólicos en los vasos, ambos exudados de las células parenquimáticas adyacentes al punto de infección. Una vez los fenólicos se fusionan a la pared y a las gomas, estos pueden estar sujetos a reacciones de polimerización y oxidación que pueden dar lugar a la formación de una barrera durable en la interfase de la infección y los tejidos sanos, la cual podría también ser fortalecida con la deposición de calosa en las células adyacentes (Niemann & Baayen 1988; M. I. Trillas et al. 2000). Por otro lado, se ha encontrado que adicional a la
suberización alrededor del punto de infección a nivel del tallo (Niemann et al. 1991; Niemann et al. 1992) y a nivel de la raíz (Higuera 2001), se producen aumentos en los compuestos de naturaleza fenólica solubles o parcialmente enlazados a pared. Dentro de los compuestos encontrados en tallo, se identificaron algunos compuestos nitrogenados derivados del ácido antranilico, que teniendo en cuenta su carácter inducible y fungitóxico fueron clasificados como fitoalexinas (Tabla No. 4). De éstos se determinó que su proporción y velocidad de formación, dependen tanto de la variedad, como de la raza del patógeno involucrada en la infección (Niemann et al. 1991; Niemann et al. 1992; Niemann & Baayen 1988). En estudios realizados de manera específica a nivel de la raíz, se encontraron algunos metabolitos que presentaron patrones de acumulación relacionados con resistencia o susceptibilidad. Este es el caso del ácido ferúlico, la escopoletina, una cumarina con importante actividad biológica, y un derivado de la acridona, estos últimos acumulados en mayor proporción de manera constitutiva en variedades resistentes al patógeno (Higuera 2001). En este mismo órgano y en tallo, fueron recientemente identificados, además de un glicósido del kaempferol conocido como kaempferido 3-O-[2G--D-glucopiranosil] -rutinósido (Tabla No. 4), su respectiva aglicona del tipo flavonoide (kaempferido), que se encuentran de manera constitutiva y fueron clasificados como fitoanticipinas (Curir et al. 2001). Estudios recientes sobre estos últimos compuestos indican que es probable que se acumulen después de la infección y presenten el comportamiento inducible característico de las fitoalexinas (Curir et al. 2005). A su vez, otros compuestos que presentan actividad antifúngica directa sobre el patógeno en estudio, son los encontrados en callos de clavel por el grupo de Curir, P et al. 2003 (Curir et al. 2003) En dicho estudio se reportan los ácidos, protocatecuico, vanilico y 2,6-dimetoxibenzoico, además de la flavona datistecina y el glicósido de la quercetina, peltatósido. Es importante citar que los metabolitos reportados en este último estudio, aunque son encontrados en una variedad resistente, no se comenta si se presentan de manera diferencial en función de los niveles de resistencia. El resumen de estos resultados se presenta a continuación en la tabla No. 4.
Tabla No. 4. Compuestos caracterizados en clavel (Dianthus caryophyllus L.) con probable relación en los mecanismos de defensa ante Fusarium oxysporum f. sp. dianthi raza 2.
Órgano de
la planta Compuesto
Características
del compuesto Referencia
Tallo
Diantalexinas
Fitoalexina (Baayen & Niemann 1989) Tallo Diantramidas R2= H, OH, OCH3 R1= H,CH3 R1´R2´= H, OH, OCH3
Fitoalexinas (Baayen & Niemann
1989)
Tallo
Acetofenona
Fitoanticipina Curir P et al. 1996. Raiz Escopoletina Probable fitoalexina (Higuera 2001)
Raiz Acido ferúlico Disminución de niveles por lignificación (Higuera 2001) Raiz Derivado de la acridona Probable fitoalexina (Higuera 2001) Callos
Ácido 3, 4, dihidroxibenzoico “Ácido protocatecuico” Probable fitoanticipina (Curir et al. 2003) Callos
Ácido 4-hidroxi-3-metoxibenzoico “Ácido vanilico”
Probable
fitoanticipina (Curir et al. 2003)
Callos Ácido 2, 6-dimetoxibenzoico Probable fitoanticipina (Curir et al. 2003) Callos Peltatosido Probable fitoanticipina (Curir et al. 2003) Callos Datiscetina Probable fitoanticipina (Curir et al. 2003) Tallos y raices
kaempferido 3-o-[2G--D-glucopiranosil] -rutinosido
Fitoanticipina
(Curir et al. 2005; Curir et
Al analizar los compuestos presentes en la tabla No. 4, se evidencia el papel que los compuestos derivados de la ruta fenilpropanoide cumplen en este modelo, siendo determinantes de los fenómenos de resistencia y sugiriendo que la vías biosintéticas de estos compuestos deben ser, a su vez, también determinantes en la expresión de resistencia en este modelo planta-patógeno. Sin embargo, son pocos los estudios que se han realizado en las enzimas que participan en dichas rutas biosintéticas. En este aspecto diversos estudios realizados por el grupo de investigación Estudio de actividades metabólicas vegetales del departamento de Química de la Universidad Nacional de Colombia, han sugerido que la participación de algunas enzimas del metabolismo secundario durante la respuesta de defensa del clavel ante la infección, pueden ser determinantes en la expresión final de resistencia a este patógeno (Ardila & Higuera, 2005; Ardila, 2006; Ardila 2011). En dichos estudios se encontró que variedades de clavel resistentes a la enfermedad, presentan tanto a nivel del tallo como de raíz, una inducción de la enzima polifenol oxidasa, enzima central en el metabolismo de los fenoles, participando probablemente en biosíntesis de fitoalexinas y lignificación (Ardila & Higuera 2005; Ardila 2006). Posteriormente, dicha enzima fue purificada y caracterizada (Mayorga, R. 2006). Estudios recientes han determinado que existe una correlación positiva entre los niveles constitutivos de expresión de genes codificantes para la enzima PAL y los niveles de resistencia a la enfermedad, además de su inducción diferencial a nivel de la raíz en una variedad resistente a la enfermedad. (Ardila et al. 2011). Estos estudios generaron particular interés considerando que esta enzima presentó una inducción diferencial en raíces de variedades con diferentes niveles de resistencia, siendo más temprana para el caso de la variedad resistente e inducida a nivel del tallo, solamente por la acción de elicitores provenientes del patógeno (Ardila et al. 2007). Considerando que los factores de transcripción que están involucrados en el proceso de transcripción de los genes codificantes para la PAL en plantas, son los mismos que participan en la transcripción de otros genes de la ruta fenilpropanoide (Vom Endt et al. 2002), es probable que el comportamiento que se ha presentado en el clavel pueda ser extrapolado para otras enzimas de estas rutas biosintéticas. Sin embargo, es necesario realizar estudios específicos para las diferentes enzimas presentes en el clavel, con el fin de validar dicha hipótesis.