Estudio de la respuesta defensiva de plantas transgénicas de tomate THT frente a Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici

Abstract

[ES] El tomate es una de las hortalizas más importantes a nivel mundial y con un alto valor económico. Su demanda aumenta continuamente y con ella su cultivo, producción y comercio en España. Es por ello que se considera de gran importancia el estudio y control de los agentes patógenos externos que puedan afectar negativamente a su producción.

El hongo Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici es el agente causal de la traqueomicosis o marchitamiento vascular del tomate, enfermedad que se encuentra distribuida en todo el mundo causando grandes pérdidas en el cultivo de tomate. Este hongo es capaz de persistir en el suelo en forma de clamidospora durante un largo periodo de tiempo e infecta cuando detecta un hospedador. Se trata de una enfermedad difícil de tratar en la que los tratamientos químicos permitidos, los cuales conllevan un alto coste, son poco efectivos y las medidas culturales no obtienen los resultados esperados. Por lo tanto, el estudio de nuevos métodos alternativos para su control resulta de gran interés.

Las amidas derivadas del ácido hidroxicinámico (HCAAs) participan en la respuesta defensiva de las plantas frente diversos ataques patogénicos. Están formadas por la condensación de algunos ácidos hidroxicinámicos con diferentes aminas. Mediante LC-MS, se determinó en plantas de tomate `Rutgers¿ infectadas con la bacteria Pseudomonas syringæ pv. tomato DC3000, la acumulación diferencial de algunas de estas HCAAs, tales como las resultantes de la unión de las ß-fenil-etil-aminas tiramina, dopamina, octopamina o noradrenalina, con los ácidos cumárico y ferúlico (Zacarés et al., 2007; López-Gresa et al., 2011). Las plantas transgénicas de tomate con sobreexpresión del gen THT (Tiramina Hidroxicinamoil Transferasa), que codifica un enzima clave en la biosíntesis de las HCAAs, acumularon de forma constitutiva estos compuestos en hojas, flores y frutos. Asimismo, cuando fueron infectadas con la bacteria, presentaron de nuevo una mayor acumulación de HCAAs y fueron más resistentes a la infección, confirmando así el papel de las HCAAs en defensa (Campos et al., 2014). Ante estos resultados se ha considerado de gran interés el estudio de la respuesta defensiva de estas plantas frente al hongo Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici.

En el presente TFM se ha caracterizado la respuesta defensiva de las plantas de tomate transgénicas que sobreexpresan el gen THT frente al agente patógeno Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Para ello, se han infectado con el hongo dichas plantas transgénicas y sus correspondientes parentales. Tras realizar la infección se observó que las plantas transgénicas acumulan menor cantidad de hongo y muestran una menor sintomatología respecto a su fondo genético Moneymaker. Además, las plantas transgénicas sin inocular presentaron una expresión significativamente mayor del gen THT en comparación con sus controles. Finalmente, la respuesta defensiva activada frente a la fusariosis en las plantas transgénicas se caracterizó por una menor inducción de las rutas de señalización mediadas por ET, SA y GA respecto a sus parentales, lo cual indica que existe una correlación entre la sintomatología y la activación de las rutas de defensa de las plantas. Estos resultados parecen indicar que el gen THT juega un papel defensivo en la respuesta de las plantas de tomate frente a la infección con el hongo Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici.

[EN] The tomato is one of the most important vegetables worldwide and with a high economic value. Its demand increases continuously and with it its cultivation, production and trade in Spain. That is why it is considered of great importance the study and control of external pathogens that may negatively affect their production. The fungus Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici is the causative agent of tomato tracheomycosis or vascular wilt, a disease that is distributed throughout the world causing great losses in the tomato crop. This fungus is able to persist in the soil in the form of chlamydospore for a long period of time and infects when it detects a host. It is a difficult disease to treat in which the allowed chemical treatments, which entail a high cost, are not very effective and the cultural measures do not obtain the expected results. Therefore, the study of new alternative methods for its control is of great interest.

The amides derived from hydroxycinnamic acid (HCAAs) participate in the defensive response of plants against various pathogenic attacks. They are formed by the condensation of some hydroxycinnamic acids with different amines. Using LC-MS, it was determined in tomato plants 'Rutgers' infected with the bacterium Pseudomonas syringæ pv. tomato DC3000, the differential accumulation of some of these HCAAs, such as those resulting from the union of the ß-phenyl-ethyl-amines tyramine, dopamine, octopamine or noradrenaline, with the cumárico and ferulic acids (Zacarés et al., 2007; López-Gresa et al., 2011). Transgenic tomato plants with overexpression of the THT gene (Tyramine Hydroxycinnamoyl Transferase), which codes for a key enzyme in the biosynthesis of HCAAs, constitutively accumulated these compounds in leaves, flowers and fruits. Likewise, when they were infected with the bacteria, they again had a greater accumulation of HCAAs and were more resistant to infection, confirming the role of HCAAs in defense (Campos et al., 2014). In view of these results, the study of the defensive response of these plants to the fungus Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici has been considered of great interest.

In the present TFM the defensive response of transgenic tomato plants that overexpress the THT gene against the pathogen Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. For this, the transgenic plants and their corresponding parents have been infected with the fungus. Symptomatology regarding your Moneymaker genetic background. In addition, transgenic plants can be compared with a single expression. Finally, the defensive response activated against fusariosis in transgenic plants was characterized by a lower induction of signaling pathways mediated by ET, SA and GA with respect to their parents, indicating that there is a correlation between symptomatology and activation. of plant defense routes. These results seem to indicate that the THT gene plays a defensive role in the response of tomato plants to infection with the fungus Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici.