Estudio del efecto de los compuestos volátiles de Arthrobacter agilis UMCV2 en la modulación del metaboloma de Medicago truncatula en estrés por deficiencia de hierro

Abstract

Iron is essential in cell redox reactions and chlorophyll biosynthesis, its bioavailability is usually low in alkaline soils. Strategies for the acquisition of iron in plants are insufficient to alleviate the stress induced by the deficiency, evidencing the importance of rhizospheric microorganisms. Arthrobacter agilis UMCV2 is a rhizobacterium PGPR that induces iron acquisition mechanisms in plants. Results obtained in this study showed that the volatile compounds of the UMCV2 strain induce physiological and morphological changes in seedlings of Medicago truncatula, so it was interesting to study the type of metabolites that induced in response to bacterial compounds and iron deficiency. The GC-MS, DLI-ESI-MS and UPLC-ESI-MS platforms were used to determine effect of volatile compounds of A. agilis UMCV2 on modulation the metabolome of M. truncatula promoting the plant's tolerance to iron deficiency stress. The metabolite analyzes were performed on seedlings of M. truncatula grown in iron deficiency and deficiency and interacting with volatile compounds of A. agilis UMCV2 for 10 days, in a separate compartment system. This study provides evidence on the role of A. agilis UMCV2 in the modulation of compounds involved in tolerance to iron deficiency stress in M. truncatula, through changes in metabolism that favors the increase of metabolites involved in the defense response, iron mobilization and plant-microorganism communication.

El hierro es esencial en procesos redox celulares y biosíntesis de clorofila, su biodisponibilidad es reducida en suelos alcalinos. Las estrategias para la adquisición de hierro en plantas son insuficientes para aliviar el estrés inducido por la deficiencia, evidenciado la importancia de los microorganismos rizosféricos. Arthrobacter agilis UMCV2 es una rizobacteria PGPR que induce mecanismos de adquisición de hierro en plantas. Resultados obtenidos en este estudio demostraron que los compuestos volátiles de la cepa UMCV2 inducen cambios fisiológicos y morfológicos en las plántulas de M. truncatula, por lo que resultó interesante estudiar el tipo de metabolitos que se inducen en respuesta a los compuestos bacterianos y al estrés por deficiencia de hierro. Se utilizaron las plataformas GC-MS, DLI-ESI-MS y UPLC-ESI-MS para determinar si los compuestos volátiles de Arthrobacter agilis UMCV2 modulan el metaboloma de Medicago truncatula promoviendo la tolerancia de la planta al estrés por deficiencia de hierro. Se realizaron análisis de metabolitos en plántulas de M. truncatula crecidas en suficiencia y deficiencia de hierro y en interacción con los compuestos volátiles de A. agilis UMCV2 durante 10 días, en un sistema de compartimentos separados. Este estudio provee evidencia sobre el papel de A. agilis UMCV2 en la modulación de compuestos involucrados en la tolerancia al estrés por deficiencia de hierro en plantas de M. truncatula, esto mediante la alteración del metabolismo que favorece el incremento de metabolitos involucrados en la respuesta de defensa, movilización de hierro y comunicación planta-microorganismo.