Impliación del etileno en la patogénesis del viroide de la exocortis de los cítricos en plantas de tomate

Abstract

[ES] El etileno es una fitohormona volátil multifuncional que desempeña un papel muy importante como regulador central del desarrollo de las plantas, así como en la resistencia al estrés biótico y abiótico. Trabajos anteriores de nuestro laboratorio han mostrado una posible relación entre los niveles de etileno, el desarrollo de síntomas y el estrés ribosomal de las plantas de tomate tras la infección del Viroide de la Exocortis de los Cítricos (CEVd). Con el fin de estudiar el papel que desempeña el etileno en la patogenicidad de este viroide, se emplearon tratamientos con agentes que alteran la fisiología del etileno en plantas: ácido 2- cloroetilfosofónico (etefón, un compuesto que se hidroliza a etileno) y 1-metilciclopropeno; (1- MCP, un inhibidor de la señalización del etileno (1-metilciclopropeno; 1-MCP). Para ello, en primer lugar, se utilizaron mutantes epi de tomate, cuyo origen guarda relación con el etileno y que presentan un fenotipo similar al que produce la infección con CEVd, y su correspondiente línea parental VFN8. Ambas líneas se infectaron y de forma paralela fueron tratadas con etefón, estudiando la producción de etileno y el estrés ribosomal en todos los casos. Los niveles de etileno únicamente aumentaron en aquellas plantas que habían sido tratadas con etefón al igual que ocurrió con el estrés ribosomal, medido mediante el gen marcador NAC082. En ausencia de tratamiento o infección, las plantas epi presentaban niveles más altos de NAC082, lo que sugiere que estas plantas están sometidas a un mayor estrés ribosomal de por sí. Con objeto de comprender la función del etileno en la sintomatología viroidal, se recurrió al cultivar Rutgers, con una destacada susceptibilidad al CEVd. Estas plantas fueron infectadas con CEVd para ser posteriormente tratadas con 1- MCP, efectuando a su vez los respectivos ensayos con plantas control. En este conjunto de experimentos, los niveles de etileno eran estadísticamente similares entre las plantas control, las plantas infectadas, que presentaban síntomas más severos y las plantas tratadas con 1- MCP, que no desarrollaban la sintomatología viroidal esperada. Niveles superiores de NAC082 se observaron tanto en las plantas tratadas con etefón como en las infectadas con CEVd, lo que sugiere que la inducción de estrés ribosomal tras la infección está relacionada con la susceptibilidad del cultivar. Nuestros resultados indican que el etileno capaz de provocar estrés ribosomico y que la señalización de esta hormona tras la infección con CEVd resulta necesaria para generar la sintomatología en tomate. Por último, con el objetivo de caracterizar el mutante epi, se empleó material vegetal de esta línea y su parental y se indujo en estas plantas la conversión del precursor directo de etileno (ACC, 1-aminociclopropano-1- carboxílico) a etileno. Así, se determinó que los niveles de etileno en epi eran significativamente superiores. Por tanto, los resultados de este trabajo parecen indicar que la causa del fenotipo mutante de las plantas epi reside en una mayor acumulación de ACC.

[EN] Ethylene is a multifunctional volatile phytohormone that plays a very important role as a central regulator of plant development as well as in resistance to biotic and abiotic stresses. Previous work from our laboratory has shown a possible relation between ethylene levels, symptom development and ribosomal stress in tomato plants upon Citrus Exocortis viroid (CEVd) infection. With the purpose of studying the role of ethylene in the pathogenicity of this viroid, treatments with agents that alter ethylene physiology in plants were used: 2- chloroethylphosphonic acid (ethephon, a compound that converts to ethylene) and 1- methylcyclopropene; (1-MCP, an inhibitor of ethylene signalling (1-methylcyclopropene; 1- MCP). Firstly, tomato epi mutants, whose origin is ethylene-related and which have a phenotype similar to that produced by CEVd infection, and their corresponding parental line VFN8 were used. Both lines were infected and in parallel treated with ethephon, studying ethylene production and ribosomal stress in all cases. Ethylene levels increased only in those plants that had been treated with ethephon, as did ribosomal stress, analysed using the NAC082 marker gene. In the absence of treatment or infection, epi plants had higher levels of NAC082, suggesting that these plants are subject to higher ribosomal stress. To understand the role of ethylene in viroid symptomatology, we used the cultivar Rutgers, which is highly susceptible to CEVd. These plants were infected with CEVd and then treated with 1-MCP. In this set of experiments, ethylene levels were statistically similar between control plants, infected plants, which showed more severe symptoms, and plants treated with 1-MCP, which did not develop the expected viroid symptoms. Higher levels of NAC082 were observed in both ethephon-treated and CEVd-infected plants, suggesting that the induction of ribosomal stress after infection is related to cultivar susceptibility. Our results indicate that ethylene can induce ribosomal stress and that signalling of this hormone is necessary upon CEVd infection to generate symptomatology in tomato. Finally, to characterise the epi mutant, plant material from this line and its parental were used and the conversion of the direct ethylene precursor (ACC, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid) to ethylene was induced in these plants. Thus, it was determined that ethylene levels in epi were significantly higher. Therefore, the results of this work seem to indicate that the cause of the mutant phenotype of epi plants is due to an increased accumulation of ACC.