¿Puede la radiación ultravioleta mejorar las respuestas de tipo hipersensible (HR) contra los huevos de mariposa en plantas de Brassica?

Abstract

[ES] La capacidad de matar huevos de las plantas es considerada como la primera estrategia de defensa contra los herbívoros. En la familia Brassicaceae, se han llevado a cabo muchas investigaciones para estudiar su capacidad de matar huevos de mariposa, tanto directamente, por ejemplo, a través de respuestas de tipo hipersensible (HR-like), como indirectamente, a través de compuestos volátiles que atraen a los parasitoides. La necrosis tipo HR inducida por la oviposición de Pieris spp. es un mecanismo de defensa contra estos herbívoros especializados. Varios factores contribuyen al efecto sobre la expresión de HR, como el genotipo vegetal, si los huevos se ponen en racimos o por separado, la temperatura y la humedad. Algunos estudios muestran que en campo las plantas son capaces de matar más huevos que en invernadero, siendo la luz ultravioleta (UV) uno de los factores climáticos más determinantes. El objetivo de este trabajo es analizar si el pre-tratamiento con UV es capaz de mejorar la defensa directa de Brassica nigra contra los huevos de Pieris brassicae. Los resultados muestran que la gravedad de la RH depende de cómo se depositan los huevos, por separado o en grupos. Cuando se depositó el huevo por separado, las HR en las plantas son similares con y sin pre-tratamiento UV, y la tasa de supervivencia del huevo fue significativamente más baja en las plantas pre-tratadas con UV. Sin embargo, cuando los huevos se depositaron en grupos, la intensidad de la HR fue significativamente mayor en plantas pre-tratadas con UV. Posteriormente, se estudiaron los genes marcadores asociados a las vías metabólicas de transmisión de señales JA y SA en las plantas con huevos agrupados. Se observó una mayor expresión del gen PR-1 a las 24 horas tras la oviposición (hto) y a las 72hao en plantas sin pre-tratamiento UV, con una expresión máxima a las 24h; aunque en plantas con pre-tratamiento UV, la expresión de PR-1 aumentó de forma continua durante 24hao y 72hao, lo que podría explicar que la HR fuera más fuerte en plantas pre-tratadas con UV. En conclusión, el tratamiento UV en plantas podría ayudar a disminuir la tasa de supervivencia de los huevos en plantas con un solo huevo y podría mejorar la HR en plantas con huevos agrupados, aunque hacen falta estudios adicionales para explicar los mecanismos.

[EN] Egg-killing traits from plants are seen as the first line of defense against herbivores. For brassicaceous plant, many researches have been done to study their capacity to kill butterfly eggs, directly by e.g. hypersensitive-like response (HR-like) or indirectly by parasitoid-attracting volatiles. HR-like necrosis induced by oviposition of Pieris spp. is a defense trait against these specialist herbivores. Several factors contribute to effect on the expression of HR, for example, plant genotype, whether eggs are laid in clusters or singly, temperature and humidity. As it was reported that fields experiments showed stronger egg-killing than those in greenhouse, one of climatic compounds with particular interest is UV-light. The objective for this study is to learn the capacity of UV pretreatment to enhance direct defense of Brassica nigra against Pieris brassicae eggs. First, we showed that HR severity depends on the ways egg are laid, singly or in clutches. When egg were deposited singly, HR scores on plants are similar in plants with or without UV pretreatment, and egg survival rate was significantly lower on UV pretreated plants; when egg were deposited in clutches, HR severity was significantly higher on UV- pretreated plants. Marker genes related to JA and SA signal pathway were further studied on plants with egg clutches, it was observed higher expression of PR-1 gene at 24hours after oviposition (hao) and 72hao on plants without UV treatment , which reaches a peak for expression at 24h; but in plants with UV treatment, there is a continuous increase on PR-1 expression during 24hao and 72hao, which might explain stronger HR on UV treated plants. To conclude, UV treatment on plants might help decrease egg survival rate single on plants with single egg and might enhance HR on plants with egg clutches, but further studies will be carried out to explain the mechanisms.