Caracterización del papel de los volátiles de hoja verde en la respuesta sistémica plantas de tomate infectadas con Pseudomonas syringae

Abstract

[ES] Un estudio anterior realizado en el laboratorio demostró que las plantas de tomate emiten de manera diferencial los volátiles de hoja verde (green leaf volatiles, GLVs) cuando resisten eficientemente una infección causada por Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (Pst) (López-Gresa et al., 2017). Posteriormente, se ha determinado que estos compuestos, y en concreto, los ésteres del (Z)-3-hexenol, promueven la resistencia frente a diversos tipos de patógenos cuando son aplicados como tratamiento exógeno (López-Gresa et al., 2018; Payá et al., 2020, 2024). En este trabajo, hemos estudiado el papel de los GLVs en la respuesta defensiva denominada ETI que se activa tras una infección por Pst tanto a en el lugar de la infección (local) como en los tejidos distales no infectados (sistémico). Para ello, hemos caracterizado molecular, química y fenotípicamente dos líneas transgénicas de Solanum lycopersicum cv. Rio Grande silenciadas por ARNi en el gen alcohol acil transferasa 1 (AAT1), esencial en la síntesis de ésteres del (Z)-3-hexenol. Los resultados obtenidos demuestran que el silenciamiento del gen AAT1 genera una mayor susceptibilidad a la infección por Pst. Así mismo, en respuesta a una inoculación con dicha bacteria, el silenciamiento provoca una inducción de la ruta de biosíntesis de ácido jasmónico. Por otra parte, los experimentos realizados evidencian que los GLVs únicamente se producen a nivel local en el lugar de la infección. Además, hemos observado que tiene lugar el cierre estomático en las hojas distales, tanto superiores como inferiores a la inoculada con la bacteria, abriendo así una nueva dimensión en el estudio de la respuesta defensiva en hojas inferiores a la infectada, que no se encuentran conectadas por los tejidos vasculares. En particular, hemos observado que para dicha respuesta defensiva sistémica se requiere la percepción de los GLVs. Por otra parte, los menores niveles de emisión de salicilato de metilo a nivel sistémico en las líneas de silenciamiento sugieren que la enzima AAT1 podría además ser necesaria para el establecimiento de la resistencia sistémica.

[EN] A previous laboratory study showed that tomato plants differentially emit green leaf volatiles (GLVs) when they efficiently resist an infection caused by Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (Pst) (López-Gresa et al., 2017). Subsequently, these compounds, especially (Z)-3-hexenol esters, were found to promote resistance against different types of pathogens when applied as an exogenous treatment (López-Gresa et al., 2018; Payá et al., 2020, 2024). In this work, we have investigated the role of GLVs in the defence response, termed ETI, which is activated after Pst infection both at the site of infection (local) and in distal uninfected tissues (systemic). To this end, we molecularly, chemically and phenotypically characterised two transgenic lines of Solanum lycopersicum cv. 'Rio Grande' silenced by RNAi in the alcohol acyl transferase 1 (AAT1) gene, which is essential for the synthesis of (Z)-3-hexenol esters. The results show that silencing of the AAT1 gene leads to increased susceptibility to Pst infection. Similarly, in response to inoculation with this bacterium, silencing leads to induction of the jasmonic acid biosynthesis pathway. Furthermore, experiments show that GLVs are only produced locally at the site of infection. In addition, we observed that stomatal closure occurs in leaves distal to and above the one inoculated with the bacterium, opening a new dimension in the study of the defence response in leaves below the infected one, which are not connected by vascular tissues. In particular, we observed that the perception of GLVs is required for such a systemic defence response. Moreover, the lower systemic levels of methyl salicylate emission in the silencing lines suggest that AAT1 enzyme may also be required for the establishment of systemic resistance.