Análisis molecular de la interacción microorganismo benéfico-planta en dos patosistemas: Trichoderma-arabidopsis y Trichoderma-tomate

Abstract

"Las plagas y las enfermedades de las plantas, se encuentran entre los principales factores que contribuyen a la pérdida de cultivos. El abuso en la utilización de compuestos químicos para el control de estas enfermedades, ha favorecido que los patógenos desarrollen resistencia a estos compuestos. Para reducir el impacto en el uso de los fungicidas, los microorganismos antagónicos de los fitopatógenos representan una alternativa viable para la supresión de las enfermedades. El presente trabajo de investigación se enfocó en estudiar el dialogo molecular entre plantas modelo y hongos promotores del crecimiento de las plantas. Utilizando cepas transformantes de Trichoderma atroviride que expresan a la proteína verde fluorescente demostramos que este hongo es capaz de penetrar y colonizar las raíces de Arabidopsis thaliana, cuyo efecto se vio reflejado en la promoción del crecimiento de la planta, así como en la inducción de la resistencia sistémica contra los fitopatógenos Pseudomonas syringae y Botrytis cinerea. Así mismo, demostramos que la colonización de Arabidopsis por T. atroviride indujo la expresión de genes relacionados con la resistencia sistémica adquirida (SAR), la resistencia sistémica inducida (SIR) y con la síntesis de camalexina. En un segundo capítulo, se analizó el papel de los genes sm-1 de T. atroviride y T. virens en la inducción de la respuesta sistémica en plantas de tomate. El gen sm-1 codifica para la proteína SM-1, una molécula inductora de la respuesta sistémica en plantas. En el presente trabajo demostramos que las cepas de T. atroviride y T. virens que sobreexpresan el gen sm-1 (OE) indujeron mayor resistencia sistémica en plantas de tomate contra Alternaria solani, B. cinerea y P. syringae comparadas con aquellas plantas inoculadas con las cepas silvestres (WT) o con las cepas mutantes nulas (KO). Así mismo, las plantas de tomate tratadas con las cepas OEs presentaron mayores niveles de inducción de genes relacionados con la SAR y la SIR, al compararlas con sus respectivas cepas WT o KO. En este trabajo demostramos por primera vez que Trichoderma spp. indujo un grupo de genes relacionados con la SIR y la SAR en plantas de tomate y Arabidopsis."

"Plants pests and diseases are among the most important factors that produce economic lost on important crops. The intensive uses of pesticides to control diseases have provoked an increased resistance of microorganisms against such chemicals. To reduce the use of pesticides, the beneficial microorganisms show an alternative to control the plant diseases. This research was focused on the study of the molecular communication between model plants and plant growth promoting fungi. By means of a T. atroviride transformant that constitutively express the green fluorescent protein we demonstrated that this fungus is able to penetrate and colonize the Arabidopsis roots and that such effect on root colonization allow to an increased in plant growth. In addition, we showed that inoculated of plants with Trichoderma increased their resistance against the foliar pathogens Pseudomonas syringae and Botrytis cinerea. Furthermore, we showed that the Arabidopsis colonization by Trichoderma induced the level expression of a set genes related to the systemic acquired resistance, induced systemic resistance and camalexin synthesis. In a second chapter, we analyzed the role of the sm-1 genes of T. atroviride and T. virens on the induction of systemic resistance against phytopathogens during their interaction with tomato seedlings. The sm-1 gen encodes for the SM-1 protein, which has been classified as an elicitor of the systemic resistance in plants. Here, we showed that tomato plants inoculated with the T. atroviride and T. virens sm-1- overexpressing strains increased their resistance against the foliar pathogens Alternaria solani, B. cinerea y P. syringae when compared with the mocked plants or seedlings inoculated with the wild type (wt) or knockout strains (KO). Besides, we found that inoculated plants with the over-expressing strains showed higher transcription levels of the defense related genes to SAR and ISR pathways, when compared with respective WT or KO. This is the first report showing that Trichoderma induces SAR and ISR defense related genes in tomato and Arabidopsis plants and that SM-1 is an elicitor of such responses in tomato seedlings."