Funciones de la melatonina en plantas
La melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) es una molécula pleiotrópica con numerosas acciones celulares y fisiológicas en diversos reinos. Descubierta en la glándula pineal bovina en 1958, actúa como una neurohormona, secretada por la glándula pineal en el líquido cefalorraquídeo y en el torrente sanguíneo. Esta indoleamina contribuye de manera importante a la regulación de muchos eventos fisiológicos, como los ritmos circadianos, el sueño, el estado de ánimo, la temperatura corporal, el apetito, el comportamiento sexual, la fisiología de la retina y el sistema inmunológico, entre otros. Además, la melatonina participa en numerosas acciones celulares como antioxidante, y posee excelentes propiedades in vitro e in vivo como eliminador de radicales libres.
Desde el descubrimiento simultáneo de la presencia de melatonina en plantas superiores en 1995, estudios sucesivos han conducido a una acumulación de información sobre la presencia de melatonina en las plantas y sus posibles funciones fisiológicas, así como sobre los métodos para su extracción y evaluación adaptados a las plantas. La melatonina vegetal, también llamada «fitomelatonina» por algunos autores, se estudió inicialmente como una interesante molécula antioxidante natural. Su presencia en alimentos de origen vegetal a concentraciones considerables y su posterior incorporación en el torrente sanguíneo humano después de la ingesta lo convierten en un nutracéutico excelente para los humanos.
Además, más recientemente, el posible uso de plantas ricas en melatonina como bioagente de recuperación para suelos contaminados químicamente se ha sugerido como una práctica innovadora de fitorremediación. Este uso potencial de la melatonina en la fitorremediación se basa en su capacidad para promover el crecimiento de las plantas y mejorar su resistencia al estrés, lo que puede ser especialmente útil en áreas contaminadas donde las condiciones de crecimiento son difíciles.
Sin embargo, esta revisión se limitará a los estudios más recientes y relevantes de la melatonina relacionados con la fisiología vegetal. Por lo tanto, los roles de la melatonina se relacionan con diversos aspectos, como su papel protector contra los estresores abióticos y bióticos, su función como regulador de la planta en el enraizamiento, el crecimiento y otros factores.
Los efectos del estrés abiótico y biótico
están mediados por una explosión oxidativa, siendo la primera señal celular la inducción de ROS (especies reactivas al oxígeno). Esta explosión de ROS es probablemente responsable del aumento en los niveles de melatonina endógena a través de la regulación positiva de los genes biosintéticos de melatonina (al menos tres de las cuatro enzimas involucradas). Los estresores actúan como efectores negativos en muchos procesos celulares y fisiológicos, como la fotosíntesis y la integridad de la membrana.
La melatonina endógena puede cambiar la expresión de muchos genes y factores reguladores que atenúan o revierten los efectos negativos de los estresores bióticos / abióticos en los procesos fisiológicos, produciendo de esta manera como un efecto positivo contra el estrés. Además, la melatonina puede actuar directamente como eliminador de radicales libres (antioxidante directo) en ROS / RNS, peróxidos de lípidos y químicos tóxicos, controlando aspectos relevantes como la integridad de la membrana y el correcto funcionamiento de la red redox.
Por lo tanto, la melatonina actúa como una primera barrera contra el estallido de ROS y, en una segunda línea de defensa, cambia la expresión de muchos genes de estrés sensibles. Claramente, la acción de la melatonina se vuelve más evidente y concisa en situaciones fisiológicas difíciles, cuando las plantas se ven sometidas a entornos estresantes o condiciones agresivas como estrés severo y / o infecciones por patógenos.
Además, se ha demostrado que la melatonina puede influir en la germinación de las semillas, el crecimiento de las plántulas y la floración, así como en la resistencia a las enfermedades de las plantas. Estos efectos pueden estar mediados por la capacidad de la melatonina para regular la expresión de genes específicos de las plantas, lo que sugiere que esta molécula puede tener un papel importante en la regulación del desarrollo y la respuesta al estrés de las plantas. Aunque aún se necesita más investigación para comprender completamente estos efectos y los mecanismos subyacentes, los estudios hasta la fecha sugieren que la melatonina puede tener un amplio rango de aplicaciones en la agricultura y la horticultura.