La deacetilasa de histonas HDA-2 del hongo simbionte Trichoderma atroviride modula múltiples respuestas en Arabidopsis thaliana

Abstract

"Trichoderma spp. es un gran productor de metabolitos secundarios y compuestos orgánicos volátiles (COVs), los cuales pueden activar la resistencia sistémica y promover el crecimiento en plantas. En los hongos filamentosos, las modificaciones de la cromatina juegan un papel relevante en la regulación del metabolismo secundario. En este trabajo investigamos el efecto de la deleción del gen hda-2, que codifica para una deacetilasa de histonas del hongo Trichoderma atroviride y su contribución en la promoción del crecimiento y la inducción de la resistencia sistémica contra patógenos. La producción de COVs por la cepa Δhda-2 y la función de estos en el desarrollo de A. thaliana también fue analizada. La ausencia de HDA-2 afectó la capacidad de la cepa para colonizar las raíces y como consecuencia su efecto en la promoción de crecimiento, así como de modular las respuestas de defensa contra los fitopatógenos Botrytis cinerea y Pseudomonas syringae. Los COVs de Δhda-2 fueron incapaces de inducir el sistema de defensa en la planta. La cepa Δhda-2 resultó ser una sobreproductora del volátil 6-pentil-2H-2-piranona (6-PP), el cual fomentó el desarrollo de raíces laterales y llevó a una regulación diferencial de genes relacionados a las fitohormonas en A. thaliana. Un análisis de diez COVs entre ellos el 6-PP, llevó al descubrimiento de tres compuestos que regulan el crecimiento positivamente, mientras que seis de ellos mostraron un efecto opuesto. Los genes relacionados con el metabolismo secundario, la desintoxicación y la comunicación con la planta fueron analizados y los resultados revelaron que HDA-2 posee un papel doble en la regulación génica de T. atroviride durante la interacción con la planta. Mediante experimentos de inmunoprecipitación de la cromatina en las regiones promotoras de los genes que responden a la planta epl-1y abc-2, presentaron bajos niveles de H3 acetilada, mientras que ctf-1 presento niveles constitutivos en la cepa Δhda-2. Esto sugiere una regulación indirecta de la HDA-2 en el metabolismo secundario, defensa y comunicación con la planta. Este trabajo destaca la importancia de las modificaciones de la cromatina en Trichoderma y su modulación en múltiples respuestas en Arabidopsis."

"Trichoderma spp. are a rich source of secondary metabolites (SM) and volatile organic compounds (VOCs), which may induce plant defenses and modulate plant growth. In filamentous fungi, chromatin modifications regulate secondary metabolism. In this study, we investigate the impact of the absence of the histone deacetylase HDA-2 in Trichoderma atroviride to modulate plant growth, and plant defenses against foliar pathogens. VOCs production and their impact on Arabidopsis thaliana growth and development were assessed as well. The absence of HDA-2 impaired Trichoderma in its capability to colonize Arabidopsis roots, therefore, to promote growth and modulate plant defenses against foliar pathogens Botrytis cinerea and Pseudomonas syringae. Furthermore, hda-2 VOCs were incapable of triggering plant defenses to counterattack such pathogens. Δhda-2 overproduced the VOC 6-pentyl-2H-pyran-2-one (6-PP), which showed an enhanced capability to promote root branching, and differentially regulated phytohormones related-genes. Analysis of ten VOCs (including 6-PP) led to discover of three positive plant-growth regulators, whereas six of them provoked the opposite effect. Assessment of SM, detoxification, and communication with the plant-related genes showed a dual role for HDA-2 in gene regulation in T. atroviride during its interaction with plants. Chromatin immunoprecipitations of acetylated histone H3 on the promoters of plant responsive genes in Δhda-2, in the presence of Arabidopsis, showed low levels of acetylated H3 of epl-1 and abc-2 compared with the WT, whereas ctf-1 presented high constitutive levels, supporting the dual role of HDA-2 in gene regulation. This work highlights the importance of HDA-2 as a global regulator in Trichoderma to modulate multiple responses in Arabidopsis."