Las plantas han desarrollado un complejo sistema de defensa frente a sus patógenos. Simplificando enormemente esta complejidad, se distinguen dos rutas de señalización principales: una encaminada a patógenos biotrofos y otra a necrotrofos. La síntesis y percepción del ácido salicílico (SA) es clave para las defensas de la planta, siendo la vía mayoritaria frente a biotrofos. No obstante, aún se desconocen importantes pasos de la ruta del SA, sobre todo los relacionados con su percepción. De hecho, solo se ha descrito un mutante insensible al SA (npr1) y no se ha podido demostrar que sea su receptor. La presente Tesis Doctoral parte de la hipótesis de que existen otros componentes genéticos que participan en la percepción de esta hormona aún no descritos.
Se plantea un modelo biológico alternativo a los utilizados previamente en la literatura para estudiar la percepción del SA en Arabidopsis thaliana. Dicho modelo se basa en la reducción del peso fresco de la planta provocado por la inducción de resistencia. Debido a la fitotoxicidad del SA cuando se aplica en dosis elevadas, se utiliza el benzotiadiazol (BTH), uno de sus análogos químicos. El BTH incrementa la resistencia de la planta frente al patógeno biotrofo Pseudomonas syringae, pero también provoca una considerable pérdida de su biomasa.
Este modelo es aplicado en un rastreo genético a gran escala y el principal grupo de complementación obtenido es npr1. Los 43 nuevos alelos encontrados son insensibles al BTH y al SA, hecho que confirma la idoneidad del modelo planteado para detectar mutantes en la percepción del SA. Existe un sesgo en la distribución de las mutaciones presentes en los alelos npr1. Este sesgo no corresponde a ninguno de los dominios descritos de la proteína, sino a una zona conservada en los parálogos de NPR1. Además, no se han obtenido alelos npr1 nulos a partir del rastreo debido (como se ha confirmado tras su obtención a partir de bancos de semillas) a su fenotipo intermedio frente al BTH. Este fenotipo se explicaría por la existencia de una redundancia parcial en la percepción del SA, aunque con una fuerte preferencia por NPR1. Los cinco parálogos de NPR1 (NPR2, NPR3, NPR4, BOP1 y BOP2) presentan una función secundaria en la percepción del SA que puede ser detectada en un fondo genético nulo para NPR1.
NPR1 también ha sido implicado en la inducción de resistencia tras la aplicación de metil jasmonato (MeJA), pese a que esta hormona controla principalmente la resistencia frente a necrotrofos. Sin embargo, estos estudios se habían basado en los pocos alelos npr1 descritos hasta la fecha. El análisis de los 43 alelos del rastreo y de los dos alelos nulos permite concluir que NPR1 no es necesario para la resistencia inducida por MeJA. En cambio, los parálogos BOP1 y BOP2 son relevantes en este proceso defensivo. Los TGAs, una familia multigénica de factores de transcripción cuya intervención en la ruta de señalización del SA ha sido demostrada, también participan en la resistencia inducida por MeJA.
El otro grupo de complementación caracterizado es NRB4 (NON- RECOGNITION-OF-BTH-4), con tres alelos que presentan mutaciones puntuales. NRB4 es el segundo gen necesario para la percepción del SA. Los tres alelos nrb4 del rastreo comparten con npr1 todos los fenotipos estudiados relacionados con defensa. En cambio, los alelos nrb4 nulos presentan una pérdida total de la respuesta defensiva mediada por el SA, siendo incluso más extremos que npr1 en algunos fenotipos. Además, presentan un patrón de crecimiento alterado y son estériles. No se ha detectado interacción alguna entre ambas proteínas y se ha determinado que NRB4 actúa en la ruta después de NPR1. De hecho, NRB4 forma parte del complejo Mediator y es el ortólogo de MED15 en Arabidopsis. Este complejo es necesario para la regulación general de la transcripción. Pese a su función como conjunto, para muchas de las subunidades se han descrito funciones específicas en procesos fisiológicos concretos, como el relacionado con el SA en NRB4/MED15.
Los resultados obtenidos indican que NRB4 es esencial para la planta. La explicación más sencilla es que dicha subunidad presente otras funciones, además de las relacionadas con el SA, que al ser suprimidas dan lugar a una planta inviable. No obstante, el análisis de los transcriptomas no apunta a la supresión de ninguna otra señalización o función. Además, los alelos nulos presentan fenotipos más severos en defensa, pero ningún otro fenotipo destacable salvo el evidente en desarrollo. Estos resultados y el hecho de que el SA también tenga un importante papel en el crecimiento y desarrollo de la planta sugieren que la relevancia de NRB4 se debe exclusivamente a su función en la percepción del SA, lo que implicaría que el SA es esencial en el correcto desarrollo de la planta.