Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus
Lotus japonicus es una legumbre modelo ampliamente utilizada para el estudio deprocesos importantes como la nodulación y la respuesta al estrés salino. Sinembargo, existen pocos estudios sobre la respuesta defensiva de esta especiecontra microorganismos patógenos. Comprender como se protege esta esp...
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| Formato: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2015 |
| País: | Argentina |
| Recursos: | Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Repositorio: | Biblioteca Digital (UBA-FCEN) |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | tesis:tesis_n6057_Bordenave |
| Acesso em linha: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6057_Bordenave |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE ESTRES BIOTICO TRANSCRIPTOMICA METABOLOMICA LORE1 POLIAMINAS BIOTIC STRESS TRANSCRIPTOMICS METABOLOMICS POLYAMINES |
| Resumo: | Lotus japonicus es una legumbre modelo ampliamente utilizada para el estudio deprocesos importantes como la nodulación y la respuesta al estrés salino. Sinembargo, existen pocos estudios sobre la respuesta defensiva de esta especiecontra microorganismos patógenos. Comprender como se protege esta especiemodelo contra patógenos podría ayudar a desarrollar cultivares más tolerantes enespecies de Lotus de relevancia agronómica, así como también en otros géneros delegumbres. Para poder dilucidar los mecanismos de defensa más importantes en estaleguminosa, en este trabajo se exploraron las principales respuestas de dos ecotiposfenotípicamente contrastantes, Miyakojima MG-20 y Gifu B-129, a la inoculación conla bacteria Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Las respuestas de defensaactivadas en ambos ecotipos fueron considerablemente diferentes. Así, en Miyakojima MG-20 se observó una interacción compatible caracterizada por unarápida multiplicación de la bacteria, acompañada por un descenso en la eficienciadel fotosistema II, la aparición de clorosis, desecación y defoliación, así como unmoderado pero sostenido aumento en los niveles de especies reactivas del oxígeno (EROs). Estos fenómenos sólo fueron observados en los folíolos inoculados y noafectaron el desarrollo normal de la planta. Por su parte, en Gifu B-129 lainteracción fue incompatible, los síntomas fueron en general imperceptibles, labacteria fue incapaz de multiplicarse en los tejidos de la planta y existió un aumentonotable de las EROs durante las primeras horas luego de la inoculación con labacteria. A partir de estudios transcripcionales utilizando microarreglos de ADN, pudieronidentificarse alrededor de 3000 genes regulados diferencialmente frente a lainoculación con la bacteria en el ecotipo Miyakojima MG-20 y alrededor de 300genes en el ecotipo Gifu B-129. Además, se comparó la expresión génica basal deestas líneas, observándose diferencias en genes relacionados con estrés biótico yabiótico, metabolismo hormonal, estado redox y procesos fotosintéticos. Por otrolado se realizó un estudio del metaboloma, en el cual también se observó un comportamiento contrastante entre ambos ecotipos, detectándose un conjuntodiferente de metabolitos que se modifican frente a la inoculación con la bacteria. Integrando los resultados del transcriptoma y del metaboloma se pudieron identificarnumerosas vías metabólicas afectadas de manera diferencial en respuesta al ataquebacteriano, lo que permite explicar las diferencias de comportamiento observadasentre ambos ecotipos. Entre estas vías se destacan el sistema de antioxidantes (ascorbato y glutatión), el metabolismo del ácido γ-aminobutírico, la síntesis ydegradación de componentes de la pared celular, la síntesis y degradación lípidos yel metabolismo hormonal. Posteriormente, sobre la base del análisis transcriptómico se seleccionaron distintaslíneas mutantes insercionales del ecotipo Gifu B-129 para un conjunto de genes quepodrían jugar un rol importante en la defensa vegetal. La mayoría de tales líneasdemostró una tolerancia equivalente a la observada en la línea salvaje, sugiriendoque los genes mutados no son esenciales en la respuesta de defensa en estosecotipos. Sin embargo, una línea incapaz de expresar el gen de la enzima Poliamina Oxidasa I demostró una mayor tolerancia durante la patogénesis, lo que indicaríaque la expresión de este gen afecta negativamente la respuesta defensiva de laplanta. Este trabajo permitió describir de manera global las principales vías metabólicasreguladas en dos ecotipos de L. japonicus durante la respuesta a la bacteria P.syringae pv. tomato DC3000. Las diferencias entre las respuestas inducidas en elecotipo Gifu B-129 (interacción incompatible) con las observadas en el ecotipo Miyakojima MG-20 (interacción compatible) permitieron discernir cuales son losmecanismos de defensa más efectivos entre los presentadaos por los ecotiposevaluados. Estos resultados podrían ser extrapolados a otras especies deleguminosas de interés agronómico. |
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