Análisis funcional del gen SpDREB2A en plantas de Solanum peruvianum y su posible papel en la defensa contra el cáncer bacteriano

Abstract

"El silenciamiento génico inducido por virus (VIGS), ofrece una alternativa rápida y atractiva para el análisis funcional de genes en plantas. Usando este sistema se puede reprimir la expresión de un gen sin la necesidad de modificar genéticamente a la planta. Se utilizan virus recombinantes que contienen una secuencia parcial del gen que se desea silenciar, para infectar a la planta de estudio. Una vez que el vector se esparce sistémicamente, los transcritos endógenos del gen a silenciar son degradados por las enzimas RISC y DICER de la planta que se activan específicamente por el transcrito del vector viral (VIGS). Este sistema es muy conveniente en el estudio de genes candidatos relacionados con mecanismos de defensa contra patógenos. Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm) es un patógeno bacteriano Gram-positivo que causa marchitamiento y cáncer bacteriano del tomate (Solanum lycopersicum), una enfermedad muy importante que produce enormes pérdidas económicas no solamente en México, sino en todo el mundo. S. peruvianum es una especie de tomato silvestre resistente al cáncer de tomate. Por medio del análisis de expresión diferencial de genes después del reto con Cmm podría identificarse genes potencialmente involucrados en la resistencia a esta enfermedad. En este trabajo, el gen SpDRE2A, involucrado en mecanismos de defensa de plantas, se evaluó para determinar si está relacionado con la defensa contra Cmm. Se encontró que cuando este gen se silencia en plantas de Solanum peruvianum, las plantas presentan un daño severo provocado por el patógeno Cmm y eventualmente mueren. Este resultado sugiere que este gen podría tener un rol importante en la defensa contra Cmm en el tomate. Como trabajo futuro, es necesario analizar la sobre-expresión del gen SpDREB2A en plantas susceptibles, para determinar si un cambio en los niveles de expresión de este gen sería suficiente para obtener una variedad de tomate comercial resistente a Cmm o bien, si sería necesario hacer modificaciones adicionales."

"Virus-induced gene silencing (VIGS) offers an attractive and fast alternative for functional gene analysis in plants. Using this system we can down-regulate the expression of a gene without the need of genetically transform the plant. Recombinant virus carrying a host gene partial sequence to be silenced, is used to infect the plant under study. Once the viral vector is spread systemically, the endogenous gene transcripts are targeted by the transcript of VIGS vector as a posttranscriptional gene silencing process occurs mediated by DICER like and RISC enzymes. This system is very useful in the study of candidate genes related to defense mechanisms against plant pathogens. Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm) is a Gram-positive bacterial pathogen that causes bacterial wilt and canker of tomato (Solanum lycopersicum), an economically important pest that produces enormous economic losses not only in Mexico, but all around the world. S. peruvianum is wild tomato specie with tomato canker resistance. Using differential expression analysis after challenging with Cmm can help to identify the possible resistance genes involved. In this work the SpDRE2A gene, involved in plant defense mechanisms, was tested to determinate if it is related to Cmm defense. We found that when this gene is silenced in Cmm resistant plants (Solanum peruvianum), plants get several damage caused by Cmm and eventually they die. That result means that this gene is probably playing an important role in tomato Cmm defense. Further work will need to analyze the over-expression of SpDREB2A gene in susceptible plants in order to determine if a transgenic change of this gene would be enough to get a resistant Cmm commercial tomato or if more modifications would be needed."