Caracterización molecular de dos hongos, durante la interacción microorganismo-planta, para control biológico y promoción del crecimiento en Arabidopsis thaliana

Abstract

"Para afrontar a los patógenos las plantas han desarrollado mecanismos de defensa. Las fitohormonas juegan un papel importante en el crecimiento y desarrollo de la planta, así como, en la respuesta sistémica inducida por microorganismos patógenos y benéficos. En el presente trabajo se identificó un aislado del hongo Aspergillus ustus capaz de promover el crecimiento y desarrollo de Solanum tuberosum y Arabidopsis thaliana. En este trabajo se emplearon líneas de Arabidopsis para medir la expresión de genes reporteros expresados/reprimidos por auxinas o genes controlados por el ciclo celular (DR5 y CycB1) que mostraron un incremento en la actividad de GUS cuando se comparó con plántulas en las que se simulo la inoculación. Se evaluó la respuesta de mutantes de Arabidopsis en la señalización o síntesis de auxinas, etileno citocininas o ácido abcísico. La inoculación de Arabidopsis con el hongo indujo la resistencia sistémica contra el hongo necrotrófico Botrytis cinerea y la bacteria hemibotrofa Pseudomonas syringae DC3000, probablemente por la inducción de la expresión, de genes relacionados con el Ácido Salicílico, Ácido Jasmónico/Etileno y la síntesis de Camalexina. Por otro lado se evaluó la capacidad de Trichoderma atroviride para colonizar la raíz de Arabidopsis thaliana y el efecto de este hongo en el crecimiento y desarrollo de la planta. Además, se determinó que T. atroviride produce compuestos tipo indol en medio de cultivo líquido capaces de estimular el crecimiento en la planta. También, se determinó que la colonización de las raíces de Arabidopsis por T. atroviride induce la protección contra patógenos foliares. Se evaluó el perfil en la expresión de un grupo de genes relacionados con las vías del Ácido Salicílico, Acido Jasmonico/Etileno, estrés oxidativo y camalexina en Arabidopsis y se detrminó que la colonización de la raíz de Arabidopsis por T. atroviride induce la expresión simultanea de genes relacionados con las vías del SA y JA/ET para conferir resistencia contra patógenos hemibiotróficos y necrotróficos. El efecto benéfico inducido por la inoculación de la raíz de Arabidopsis con T. atroviride y la inducción del sistema de defensa de la planta sugiere un dialogo molecular entre estos organismos."

"To deal with pathogens, plants have evolved sophisticated mechanisms including constitutive and induced defense mechanisms. Phytohormones play important roles in plant growth and development, as well as in the systemic response induced by beneficial and pathogen microorganisms. In this work, we identified an Aspergillus ustus isolate that promotes growth and induces developmental changes in Solanum tuberosum and Arabidopsis thaliana. Assays performed on Arabidopsis lines to measure reporter gene expression of auxin-induced/repressed or cell cycle controlled genes (DR5 and CycB1, respectively) showed enhanced GUS activity, when compared with mockinoculated seedlings. We evaluated the response of a collection of hormone mutants of Arabidopsis defective in auxin, ethylene, cytokinin, or abscisic acid signaling to the inoculation with this fungus. All mutant lines inoculated with A. ustus showed increased biomass production, suggesting that these genes are not required to respond to this fungus. Moreover, we demonstrated that A. ustus synthesize auxins and gibberellins in liquid cultures. In addition, A. ustus induced systemic resistance against the necrotrophic fungus Botrytis cinerea and the hemibiotrophic bacteria Pseudomonas syringae DC3000, probably through the induction of the expression of salicylic acid, jasmonic acid/ethylene, and camalexin defense related genes in Arabidopsis. Trichoderma spp. are common soil fungi used as biocontrol agents due to their capacity to produce antibiotics, induce systemic resistance in plants and parasitize phytopathogenic fungi of major agricultural importance. Here it is shown that T. atroviride promotes growth to Arabidopsis. Moreover, T. atroviride produced indole compounds in liquid cultures. These results suggest that indoleacetic acid-related indoles produced by T. atroviride may have a stimulatory effect on plant growth. In addition, Arabidopsis roots inoculation with T. atroviride provided systemic protection to the leaves inoculated with bacterial and fungal pathogens. T. atroviride induced an overlapped expression of defense-related genes of SA and JA/ET pathways, and of the gene involved in the synthesis of the antimicrobial phytoalexin, camalexin, both locally and systemically. The beneficial effects induced by the inoculation of Arabidopsis roots with T. atroviride and the induction of plant defense system suggests a molecular dialogue between these organisms."