Inductores de resistencia a TuMV en Arabidopsis thaliana (L) Heynh

Abstract

Las respuestas de la planta contra patógenos implican grandes cambios en la expresión de los mecanismos de defensa. Una de las primeras manifestaciones es la reacción de hipersensibilidad (HR) que deriva en muerte celular localizada en el lugar de la infección dando lugar a lesiones necróticas, a nivel celular se observa la producción de especies reactivas de oxígeno, fuga de electrolitros, peroxidación de lípidos, refuerzo de pared celular y presencia de fitoalexinas. La rápida activación transcripcional de genes relacionados con patogénesis (genes PR) se ve relacionada con la activación de la respuesta sistémica adquirida (SAR). Dicha resistencia actúa en toda la planta y es alimentada por rutas de señalización que sensibilizan a la planta contra una gama de patógenos y en sitios que no han estado en contacto con el patógeno. Varios compuestos implicados en la inducción de defensa son conocidos, incluyendo compuestos endógenos o derivados del patógeno tales como la membrana, fragmentos de pared celular y metabolitos secundarios. El ácido salicílico, el peróxido de hidrógeno y algunos compuestos sintéticos análogos a algunos de éstos son conocidos como inductores de la respuesta de defensa al ataque por patógenos. Efectos similares han sido observados con ciertos fertilizantes o mezclas a base de oligosacarinas y bioestimulantes al limitar las infecciones de algunos patógenos, sin embargo, su modo de acción en estos casos son poco conocidos. Con el fin de conocer que respuestas de defensa induce el ácido salicílico (SA), peróxido de hidrógeno y el Kendal® (fertilizante foliar a base de NPK-oligosacarinas) se evaluó la acumulación de transcritos de genes relacionados con la defensa en plantas de arabidopsis inoculadas con el Turnip mosaic virus (TuMV) y los cambios en algunas de sus características fenotípicas. Las aplicaciones de los productos sobre las plantas infectadas con el virus indujeron la acumulación de transcritos PR1, MPK1 y TGA1 más eficientemente que en las plantas tratadas con los productos pero sin inocular, siendo el SA más eficiente en la producción de transcritos de PR1, el peróxido para MPK1 y Kendal® para TGA1. El tratamiento con peróxido disminuyó los niveles de virus, en contraste los niveles más altos del virus se observaron en las plantas tratadas con Kendal®. Las imágenes con microscopia confocal con TuMV-GFP confirmaron estas observaciones y los resultados sugieren que el tratamiento con fertilizantes foliares puede no ser del todo eficaz contra el virus. En general los valores más altos en diámetro de roseta, altura de inflorescencia, número de hojas, peso de roseta y peso de inflorescencia fueron registrados en plantas tratadas con los productos, mientras que en las plantas del testigo positivo (inoculadas con el virus y sin la aplicación de productos) fueron los más bajos, por lo que dichos productos muestran un efecto positivo en el control de la infección por TuMV en arabidopsis. El peróxido de hidrógeno fue el que mostró los valores más altos en las variables mencionadas, superando incluso al testigo negativo (plantas no inoculadas con el virus y sin tratamiento de productos). _______________ TuMV RESISTANCE INDUCERS IN Arabidopsis thaliana (L). Heynh. ABSTRACT: The responses of plants against pathogens imply great changes in the expression of defense mechanisms. One of the first manifestations is the hypersensitivity reaction (HR) which derives into cellular death located at the site of infection, giving place to necrotic lesions. At a cellular level, the production of oxygen reactive species, loss of electrolytes, peroxidation of lipids, reinforcement of the cell wall, and the presence of phytoalexins can be observed. The quick transcriptional activation of genes related with pathogenesis (PR genes) is related with the activation of the systemic acquired response (SAR), Said resistance acts upon the whole plant and is fed by signal routes that sensitize the plant against a range of pathogens in places that have not come into contact with the pathogen. Several compounds implied in the defense induction are known, including endogenic compounds or those derived from the pathogen, such as the membrane, fragments of cell wall, and secondary metabolites. Salicylic acid, hydrogen peroxide, and some synthetic compounds analog to these are known to be inducers of the defense response to attack by Pathogens. Similar effects have been observed with certain fertilizers or mixtures based on oligosaccharides and biostimulators by limiting infections from some pathogens. However, little is known about the way that they act in these cases. In order to learn what defense response salicylic acid (SA), hydrogen peroxide, and Kendal® (NPK-oligosaccharide based foliar fertilizer) induce, the accumulation of gene transcripts related with the defense of Arabidopsis plants inoculated with Turnip mosaic virus (TuMV) was evaluated, as well as changes in some of their phenotypic characteristics. The application of the products on plants infected with the virus induced the accumulation of PR1, MPK1, and TGA1 transcripts more efficiently than did plants treated with the products but without inoculation, being SA the most efficient in the production of PR1 transcripts, hydrogen peroxide for MPK1, and Kendal® for TGA1. The treatment with hydrogen peroxide decreased virus levels, contrastingly, the highest virus levels were observed in plants treated with Kendal®. The images using confocal microscopy with TuMV-GFP confirmed these observations and the results suggest that treatment with foliar fertilizers might not be effective against the virus. In general, the greater values in rosette diameter, height of inflorescence, number of leaves, rosette weight, and weight of inflorescence were registered by plants treated with the products, while the positive control plants (inoculated with the virus but without product application) had the lowest. Therefore, these products show a positive effect in controlling TuMV infection in Arabidopsis. Hydrogen peroxide showed the highest values in the mentioned variables, even outscoring the negative control (uninoculated plants and without product application).