Resistencia inducida por micorrizacion en tomate (lycopersicon esculentum mill.) ante xanthomonas campestris pv. Vesicatoria

Abstract

RESUMEN: La micorriza arbuscular es una interacción simbiótica entre un grupo de hongos de suelo y más del 80% de las plantas terrestres. El hongo transfiere nutrientes del suelo a la planta, mientras que la planta provee de compuestos orgánicos al hongo. En adición a los beneficios nutricionales, la simbiosis micorrízica arbuscular provee a las plantas tolerancia contra patógenos de raíz, y recientemente, ha surgido evidencia de que tal tolerancia es también efectiva contra patógenos foliares. Los objetivos del presente trabajo fueron determinar si tal bioprotección conferida por micorrización contra patógenos de parte aérea es observada en plantas de tomate contra el patógeno bacteriano de parte aérea Xanthomonas campestris pv. vesicatoria, y analizar la expresión diferencial de genes relacionados con defensa en las plantas micorrizadas con respecto a las no micorrizadas. Para probar que los hongos micorrízicos arbusculares inducen bioprotección se tomaron plantas de tomate inoculadas con esporas de G. intraradices, las cuales desarrollaron niveles de colonización del 65 al 100% después de ocho semanas, y posteriormente se inocularon con aproximadamente 35 ± 10 UFC/cm2 de X. campestris pv vesicatoria en dos experimentos independientes. El daño foliar estimado como el número de manchas bacterianas por foliolo fue significativamente menor en las plantas micorrizadas con respecto a las no micorrizadas, demostrando que en este sistema tomate-X. campestris pv vesicatoria se manifiesta una inducción de la tolerancia a patógenos de parte aérea por micorrización. Dos factores de transcripción WRKY 41 (TC187628) Zinc Finger (TC 175031) previamente reportados como diferencialmente expresados por micorrización en Medicago truncatula fueron analizados en cuanto a su expresión en hojas de plantas micorrizadas y no se observaron diferencias con respecto a su expresión en plantas no micorrizadas, contrario a lo que se esperaba. Es necesario llevar a cabo experimentos adicionales para determinar si esto tiene alguna relevancia biológica o corresponde a un artefacto en el diseño de los oligonucleótidos. Con el fin de demostrar la existencia de una señal bioquímica que se transfiere de las raíces de plantas micorrizadas a las hojas para conferirles tolerancia, se llevó a cabo un experimento con injertos. Parte foliares (tallo con hojas) de plantas no micorrizadas fueron injertada en plantas micorrizadas y luego infectadas con el patógeno. Estos injertos de origen no micorrizados en plantas micorrizadas mostraron menor daño que injertos no micorrizados injertados en plantas también no micorrizadas. Esto demuestra que existe una señal que puede viajar del sistema radical colonizado a las hojas y que confiere tolerancia contra patógenos de parte aérea. Estos hallazgos proveen información original de la naturaleza y el mecanismo de la inducción de tolerancia a patógenos de parte aérea por micorrización.

ABSTRACT: Arbuscular mycorrhiza is a symbiotic interaction between a group of soil-borne fungi and more than 80% of terrestrial plants. This association is mainly known for the occurrence of nutrient exchange between the symbionts. Arbuscular mycorriza fungi uptake mineral nutrients and transfer them from soil to the plant, which in return, provides the fungus with organic carbon compounds. In addition to the nutritional benefits, arbuscular mycorrhiza symbiosis has proved to confer resistance to root pathogens, and more recently, evidences have emerged suggesting that this resistance is also effective against shoot pathogens. We have performed experiments to test whether mycorrhiza colonized tomato plants, showed increased tolerance to the bacterial pathogen Xanthomonas campestris pv. vesicatoria compared to non colonized plants. Tomato plants were colonized with the AM fungus Glomus intraradices until they reached 60-100% colonization. Then, they were infected with the pathogen bacteria (35 ± 10 CFU/cm2 ) in two independent experiments. The number of bacterial spots was statistically lower in colonized compared to non colonized plants, which demonstrates the induction of tolerance by mychorrhiza in this plant-pathogen system. The gene expression of two transcription factors previously reported to be induced in leaves by mycorrhiza colonization in Medicago truncatula, were quantified in colonized and non colonized plants. No differential expression was observed for these genes in colonized tomato plants. Further experiments are needed to determine whether these observations have a biological significance or are artefactual due to primer design. To demonstrate the occurrence of a defense inducing signal transferred from colonized roots to shoots, a grafting experiment was performed. Shoots of non colonized plants were grafted into mycorrhiza colonized sections. When challenged with X. campestris pv vesicatoria, these sections showed less bacterial spots compared to non-colonized grafts into non-colonized stocks. This indicates the existence of a signal that induces tolerance in shoots and is originated in colonized roots. These findings provide original information concerning to the nature and mechanism of induction of tolerance to shoot pathogens by mycorrhiza colonization.