El RNA pequeño 1 de Trichoderma atroviride modula la colonización de la raíz y la inmunidad de Arabidopsis thaliana mediante el silenciamiento del gen PRIM2

Abstract

"Trichoderma spp. establece asociaciones simbióticas con las raíces de las plantas, promoviendo el crecimiento vegetal y activando la resistencia sistémica contra fitopatógenos. Durante esta interacción, Trichoderma libera RNAs pequeños (sRNAs) que pueden dirigirse contra genes del hospedero, modulando su fisiología para favorecer una relación mutuamente benéfica. No obstante, el papel específico de estos sRNAs aún aún no se ha caracterizado del todo. En este estudio, identificamos 31 sRNAs de Trichoderma atroviride que se acumulan durante la interacción con Arabidopsis thaliana. Nos centramos en el Ta_sRNA1, que se acumula en fases temprana y tardía de la colonización. Demostramos que el Ta_sRNA1 es transferido a las raíces de A. thaliana, donde se carga en las proteínas ARGONAUTA 1 y 2, y dirige el silenciamiento postranscripcional de PRIM2, gen que codifica la subunidad grande de la primasa de DNA. El silenciamiento de PRIM2 fue confirmado mediante el uso de líneas de Arabidopsis sobreexpresantes del Ta_sRNA1, así como mediante cepas de T. atroviride que lo sobreproducen. En ambos casos, se observó una regulación negativa de PRIM2, validándolo como blanco funcional del sRNA. Estas líneas también presentaron mayor resistencia a Botrytis cinerea, correlacionada la inducción de genes de defensa, acumulación de peróxido de hidrógeno (H2O2) y reducción de la muerte celular; indicando que el silenciamiento de PRIM2 activa una respuesta tipo priming y potencia la señalización oxidativa característica de la inmunidad tipo PTI. Sin embargo, una sobreacumulación del Ta_sRNA1 en combinación con Trichoderma afectó negativamente la resistencia sistémica inducida (ISR), reflejada en una baja expresión de PDF1.2, alta expresión de PR-1a y mayor susceptibilidad a B. cinérea. Estos resultados sugieren que la dosis adecuada del Ta_sRNA1 es esencial para el equilibrio funcional entre las vías JA/ET y SA durante la activación de la ISR. Además, mutantes de prim2 fueron más resistentes a B. cinerea y menos colonizadas por Trichoderma, mientras que las líneas sobreexpresantes de PRIM2 mostraron un fenotipo opuesto. En conjunto, estos hallazgos establecen a PRIM2 como un gen de susceptibilidad (gen-S) y posicionan al Ta_sRNA1 como un regulador central tanto de la colonización simbiótica como de la respuesta inmune frente a patógenos."

"The establishment of symbiotic associations between Trichoderma fungi and plants enhances the plant growth and resistance to pathogens that cause disease. During the interaction, Trichoderma spp. can release small RNAs (sRNAs) that may target host genes, potentially, facilitating the development of a mutual beneficial relationship, but the precise role of sRNAs remains unclear. In this study, we performed sRNA deep-sequencing and identified 31 candidate sRNAs produced by Trichoderma atroviride that exhibit significant changes in accumulation levels when cocultured with Arabidopsis thaliana. Among these, we examined the role of Ta_sRNA1 from Trichoderma a highly abundant sRNA, with biphasic accumulation during plant interaction. We demonstrated that Ta_sRNA1 is transferred to plant roots, where it associates with A. thaliana ARGONAUTA (AGO) -1 and AGO2 proteins. Once inside the plant cells, Ta_sRNA1 targets the PRIM2 gene, encoding the large subunit of DNA primase. In Arabidopsis, Ta_sRNA1 overexpression or inoculation with a Ta_sRNA1-overexpressing strain reduced PRIM2 transcript levels, validating PRIM2 as a functional in planta target. The Ta_sRNA1 overexpressing lines displayed enhanced resistance to the necrotrophic pathogen Botrytis cinerea, accompanied by increased expression of defense-related genes, elevated hydrogen peroxide (H2O2) accumulation and reduced cell death. These phenotypes indicate that Ta_sRNA1 promotes priming activation and PTIassociated ROS production by repressing PRIM2. However, sustained Ta_sRNA1 accumulation disrupted Trichoderma-induced systemic resistance (ISR), correlating with reduced PDF1.2 and elevated PR-1a expression, suggesting that fine-tuned sRNA dosage is essential for maintaining JA/ET-SA equilibrium during ISR. Moreover, Arabidopsis prim2 mutant exhibited enhanced resistance to Botrytis and were less root colonized by Trichoderma, as Ta_sRNA1 overexpressing lines; whereas overexpression of PRIM2 resulted in increased susceptibility to the pathogen and showed more root colonization by Trichoderma, strongly supporting that PRIM2 is a susceptibility gene. Altogether, our findings establish Ta_sRNA1 as a cross-kingdom regulatory RNA to control colonization and coordinate systemic immunity, positioning it as a central regulator of beneficial symbiosis and defense against B. cinerea."