Una salicilato hidroxilasa implicada en la respuesta defensiva de plantas de tomate frente a la infección con el Viroide de la Exocortis de los Cítricos

Abstract

[ES] Como consecuencia de la selección natural, las plantas han ido evolucionando y desarrollando mecanismos defensivos que les permiten afrontar todas las posibles adversidades presentes en su hábitat. Esta supervivencia dependerá de la capacidad que tenga la planta a su adaptación con el entorno y su tolerancia a una variedad de estreses, ya sean bióticos o abióticos. Cuando la planta reconoce los factores de estrés se produce una red de señalización compleja teniendo como objetivo la activación de los mecanismos defensivos. La activación de dichos mecanismos de defensa resulta en cambios en los niveles de fitohormonas, dentro de las cuales se encuentra el ácido salicílico (SA), considerado como la molécula señal que regula la expresión de los genes relacionados con la defensa frente a patógenos biótrofos. Además, en nuestro laboratorio se identificó el ácido gentísico (GA), como una señal complementaria al SA en infecciones de tipo sistémico. El catabolismo del SA tiene lugar por la acción del enzima salicilato 5-hidroxilasa (S5H), responsable de la hidroxilación en el carbono 5 del SA para dar lugar a GA.

En el presente Trabajo Final de Grado nos planteamos la caracterización fenotípica, química y molecular de plantas transgénicas de tomate RNAi_S5H, previamente generadas en nuestro laboratorio, frente a una infección con el viroide de la exocortis de los cítricos (CEVd). Para ello, se llevó a cabo la infección de las plantas tanto transgénicas como parentales con dicho viroide y se han analizado la sintomatología, la acumulación de SA y GA, así como el patrón de expresión de S5H y de PR1 ¿gen marcador de la respuesta defensiva- a lo largo de la infección viroidal.

Hemos observado que los menores niveles de expresión del gen S5H en las plantas transgénicas RNAi_S5H llevan consigo una disminución en la actividad salicilato 5-hidroxilasa y, por tanto, unos mayores niveles de acumulación de su sustrato (SA) y unos menores niveles de acumulación de su producto (GA). Nuestros resultados confirman la actividad salicilato 5-hidroxilasa in vivo en plantas de tomate. Por otra parte, estos cambios en el metabolismo del SA en las plantas transgénicas provocan un aumento en la expresión de PR1 y una mayor resistencia al viroide de la exocortis de los cítricos, lo que parece indicar que este gen juega un papel importante en la respuesta defensiva de las plantas de tomate frente al viroide.

Nuestros estudios refuerzan la importancia de los metabolitos secundarios en la respuesta defensiva de las plantas.

[EN] As a result of natural selection, the plants have evolved and developed defensive mechanisms that allow them to face all the possible adversities present in their habitat. The survival will depend on the ability of the plant to adapt to the environment and its tolerance to a variety of stresses, whether biotic or abiotic. When the plant recognizes the stress factors, a complex signaling network is triggered to activate the mechanism. The activation of defense mechanisms results in changes in phytohormone levels, among which is salicylic acid (SA), considered as the signal molecule that regulates the expression of genes related to the defense against biotrophic pathogens. In addition, gentisic acid (GA) was identified in our laboratory as a signal complementary to SA in systemic infections. The catabolism of the SA takes place by the action of the enzyme salicylate 5-hydroxylase (S5H), responsible for the hydroxylation in the carbon 5 of the SA to give rise to GA. In the present Final Degree Project the phenotypic, chemical and molecular characterization of RNAi_S5H tomato transgenic plants created in the laboratory previously against an infection with the viroid of citrus exocortis (CEVd), was performed. Both, transgenic and parental plants, were infected with CEVd. The symptomatology, accumulation of SA and GA, as well as the expression pattern of S5H and PR1 were analyzed throughout the viroidal infection. It was observed that the lower expression levels of the S5H gene in the RNAi_S5H transgenic plants lead to a decrease in salicylate 5-hydroxylase activity and, therefore, higher levels of accumulation of their substrate (SA) and lower levels of accumulation of secondary product (GA). These results confirm the salicylate 5-hydroxylase activity in vivo in tomato plants. On the other hand, these changes in the metabolism of SA in transgenic plants cause an increase in the expression of PR1 and a greater resistance to the viroid of citrus exocortis, which seems to indicate that this gene plays an important role in the response defensive of the tomato plants versus the viroid.