Las plantas de cannabis pueden haber desarrollado cannabinoides para evitar que los herbívoros tengan hambre

George Stack y colegas de la Universidad de Cornell y la Universidad Estatal de Colorado han demostrado que Los cannabinoides como el CBD y el CBG ayudan a defender las plantas de cannabis contra los herbívoros. El nuevo estudio proporciona evidencia de que la producción de estos compuestos es evolutivamente beneficiosa para las plantas. El artículo, publicado en Investigación en horticultura, demostraron que concentraciones más altas de cannabinoides en las hojas de cáñamo provocaban proporcionalmente menos daños por parte de las larvas de insectos. Esto podría generar oportunidades para desarrollar mejores pesticidas.

¿Por qué las plantas crean cannabinoides?

Los compuestos producidos por las plantas de cannabis, conocidos como cannabinoides, han sido ampliamente estudiados por sus efectos en los humanos. Sin embargo, su función natural y su propósito para las plantas mismas no están claros. Las posibles explicaciones han sido la protección contra herbívoros, patógenos o incluso la luz ultravioleta.

"Se ha especulado que son compuestos defensivos, porque se acumulan principalmente en las flores femeninas para proteger las semillas, lo cual es un concepto bastante común en las plantas", dijo larry inteligente, fitomejorador y profesor de la Universidad de Cornell, en un comunicado de prensa.

"Pero nadie ha reunido un conjunto completo de resultados experimentales que muestren una relación directa entre la acumulación de estos cannabinoides y sus efectos nocivos sobre los insectos", dijo Smart, autor principal del estudio.

Estos metabolitos especializados se producen en los tricomas glandulares y se almacenan en altas concentraciones en los tejidos florales. Para probar la hipótesis de que los cannabinoides ayudan a defender las plantas de cannabis contra los insectos herbívoros, los investigadores realizaron estudios de campo, ensayos controlados de alimentación en laboratorio y análisis microscópicos.

El equipo utilizó una variedad genéticamente diversa. F₂ población del cáñamo que se segrega por tipo y concentración de cannabinoides. Esta variación les permitió comparar directamente los impactos de diferentes perfiles de cannabinoides en el daño y la preferencia de los herbívoros en las mismas condiciones ambientales. Combinando observaciones de campo del mundo real con experimentos cuidadosamente controlados, los investigadores pretendían demostrar si la producción de cannabinoides proporciona un beneficio evolutivo a las plantas de cannabis.

Los cannabinoides reducen la alimentación y el crecimiento de los insectos

Los investigadores encontraron evidencia de múltiples experimentos de que las concentraciones más altas de cannabinoides protegen a las plantas de cannabis de los insectos herbívoros. En estudios de campo, las plantas de cáñamo con mayores niveles de cannabinoides en sus hojas sufrieron menos daños alimentarios por parte de los escarabajos y otras plagas masticadoras durante una temporada de crecimiento. El equipo también realizó pruebas controladas en las que a las orugas de la col se les permitió alimentarse de hojas de cáñamo con concentraciones altas o bajas de cannabinoides. Las larvas comieron menos material foliar y ganaron menos peso al comer hojas que contenían cannabinoides.

El equipo identificó que los cannabinoides eran un problema para los herbívoros. Lo hicieron añadiendo diferentes dosis de los compuestos CBDA y CBGA a una dieta de insectos artificiales. Las orugas mostraron tasas de supervivencia y crecimiento menores en proporción a la dosis de cannabinoides agregada a su alimento. Este resultado indica que los cannabinoides disuaden a los herbívoros directamente a través de efectos post-ingestivos, no solo haciendo que las plantas sepan mal. 

"El estudio nos da una idea de cómo funcionan los cannabinoides en los sistemas naturales y puede ayudarnos a desarrollar nuevos cultivares de cáñamo compatibles con THC que mantengan estas defensas naturales incorporadas contra los herbívoros", dijo George Stack, investigador postdoctoral en el laboratorio de Smart y primer autor del artículo. autor.

Examinando cómo los diversos niveles de cannabinoides afectan la defensa

Los investigadores utilizaron para su estudio una población diversa de cáñamo con variación genética natural en los niveles de cannabinoides. Utilizando microscopía electrónica de barrido, el equipo observó diferencias notables en la estructura de los tricomas glandulares entre plantas de cáñamo con concentraciones de cannabinoides altas y bajas. Los tricomas parecían deformados y colapsados ​​en los quimiotipos bajos en cannabinoides. Este resultado es significativo ya que los cannabinoides se producen en estos tricomas glandulares. 

En las pruebas de alimentación, las orugas de la col tenían menos probabilidades de alimentarse de la parte inferior de las hojas con niveles más altos de cannabinoides. La parte inferior de las hojas es donde los tricomas glandulares son más densos. Esto sugiere que tanto los cannabinoides como la estructura física de los tricomas podrían contribuir a la defensa contra las plagas de insectos. Se necesita más investigación para separar estos factores. No obstante, el estudio mostró de manera convincente una herbivoría reducida en el cáñamo con alto contenido de cannabinoides utilizando una población genética diversa.

La investigación futura tendrá que trabajar dentro de los límites federales.

El programa de Cornell no puede funcionar con plantas con alto contenido de THC (el compuesto intoxicante que se encuentra en la marihuana) debido a un mandato federal, por lo que el THC como pesticida no se probó en esta investigación.

"El uso potencial de cannabinoides como pesticidas es un área interesante para investigaciones futuras, pero ciertamente habrá barreras regulatorias debido a la actividad farmacológica de los compuestos, y se necesitan más estudios para comprender contra qué plagas serán efectivos los cannabinoides", dijo Stack. , en la crónica de Cornell.

Otras investigaciones señaladas en el artículo están examinando cómo los cannabinoides impactan otras plagas agrícolas como los pulgones que perforan las hojas, en lugar de masticarlas. Los beneficios protectores también pueden depender de qué tejidos vegetales y etapas de desarrollo son atacados por las diferentes plagas.

Sin embargo, si bien podría existir la posibilidad de desarrollar un mejor pesticida, tendrá límites. El comunicado de prensa afirma que cualquier pesticida debería usarse únicamente en cultivos no comestibles, “dadas las propiedades farmacológicas de los compuestos, que incluyen CBD, THC y su precursor CBG”.

LEA EL ARTÍCULO:

Stack, GM, Snyder, SI, Toth, JA, Quade, MA, Crawford, JL, McKay, JK, Jackowetz, JN, Wang, P., Philippe, G., Hansen, JL, Moore, VM, Rose, JKC y Inteligente, LB (2023)”Los cannabinoides actúan como defensa contra los herbívoros masticadores en Cannabis sativa. L, " Investigación en horticultura. Disponible en: https://doi.org/10.1093/hr/uhad207.

Imagen de portada: Canva.