Estudio de los niveles de etileno y de las enzimas responsables de su biosíntesis en plantas de tomate infectadas con el Viroide de la Exocortis de los Cítricos

Abstract

[ES] Las plantas, en su lucha contra las infecciones causadas por patógenos y otros estreses ambientales, sintetizan proteínas de defensa y metabolitos secundarios con propiedades antibióticas interesantes. Esta función defensiva está canalizada a través de moléculas mediadoras entre las que el etileno (ET), el ácido salicílico (SA), el ácido gentísico (GA) y el ácido jasmónico desempeñan un papel primordial. El principal objetivo de este trabajo es el estudio del metabolismo del etileno en plantas transgénicas de tomate NahG incapaces de acumular ácido salicílico. El etileno es una fitohormona gaseosa implicada en la regulación de múltiples procesos fisiológicos y de desarrollo. Además, está involucrada en los procesos de señalización de la respuesta defensiva de las plantas. En primer lugar se lleva a cabo la caracterización de las plantas NahG tras una infección con el Viroide de la Exocortis de los Cítricos (CEVd) comparándolas con su fondo genético MoneyMaker (MM). Para ello se estudian los niveles de SA y GA y se realiza un seguimiento de la sintomatología a lo largo de la infección en dichas plantas. Por otra parte se analizan los niveles de ET y los niveles de inducción de los transcritos que codifican para las enzimas 1-aminociclopropano-1-carboxilato sintasa (ACCS) y 1-aminociclopropano-1-carboxilato oxidasa (ACCO), responsables de la biosíntesis de ET, en las plantas transgénicas de tomate NahG frente a su parental MM infectadas con CEVd y sometidas a otros agentes estresantes de naturaleza abióticos. Los resultados obtenidos mostraron que las plantas transgénicas NahG infectadas con CEVd presentaban una hipersusceptibilidad al CEVd acompañada de una grave sintomatología así como una hiperproducción de ET en comparación con las plantas MM coincidiendo con una mayor acumulación de los genes ACCS y ACCO. Cuando las plantas MM y NahG se trataron con iones Ag+, se observó, en ambos casos, una fuerte inducción en la producción ET con un ligero incremento por parte de las plantas NahG. El tratamiento exógeno de las plantas MM y NahG con el precursor del etileno ACC, indujo un marcado incremento en los niveles de ET en ambas plantas siendo aproximadamente el doble en el caso de las plantas NahG. Estas diferencias podrían explicarse por los mayores niveles basales de los transcritos de la enzima ACCO presentes en las plantas NahG. En este trabajo se ha estudiado el metabolismo del ET en plantas transgénicas NahG, que son ampliamente utilizadas para el estudio del papel del SA en la respuesta defensiva de las plantas. Sin embargo, coincidiendo con otros estudios, se ha observado que las plantas transgénicas NahG tienen efectos pleiotrópicos que afectan a todo el metabolismo, viéndose alteradas las rutas señalizadoras de defensa de las plantas.

[EN] Plants synthesize defense proteins and secondary metabolites with interesting properties in their response against pathogen infections and environmental stresses. This defensive function is mediated by molecules as ethylene (ET), salicylic acid (SA), gentisic acid (GA), and jasmonic acid. The main objective of this project is the study of the ethylene metabolism in tomato transgenic plants NahG, which they cannot accumulate salicylic acid. Ethylene is a gaseous phytohormone implicated in the regulation of multiple physiological and developmental processes. Moreover, ET is involved in the regulation of the plant defense response. First, we characterized NahG plants after Citrus Exocortis Viroid (CEVd) infection comparing with their genetic background MoneyMaker. For doing this, we studied the SA and GA levels and we done a monitoring of symptoms during the infection. In other hand, we analyzed the ET levels and induction of transcripts levels of the 1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase (ACCS) and 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase (ACCO) enzymes, responsible of the ET biosynthesis, in transgenic NahG and MoneyMaker plants infected with CEVd and treated with abiotic stressing agents. Results showed that NahG transgenic plants infected with CEVd had a hypersusceptibility to CEVd and severe symptoms, also, an ET hyperproduction comparing with MM plants. These agree with a biggest accumulation of ACCS and ACCO genes. When MM and NahG plants were treated with Ag+, we observed a strong induction of ET production with a little increase in NahG plants. The exogenous treatment of MM and NahG with the ET precursor ACC, produce an increase in the ET levels in both plants, been approximately double in the NahG plants. These differences could be explained by the major basal levels of the transcripts of the ACCO enzyme in NahG plants. In this project we have studied the ET metabolism in NahG transgenic plants, which are totally used in the study of the SA role in the plant defense response. However, agree with other studies, we have observed that NahG transgenic plants have pleiotropic effects that affect all metabolism, modifying the plants defense signaling pathways.

[CA] Les plantes, en la seua lluita contra les infeccions causades per patògens i altres estressos ambientals, sintetitzen proteïnes de defensa i metabòlits secundaris amb propietats antibiòtiques interessants. Aquesta funció defensiva està canalitzada a través de molècules mediadores, entre les quals, l’etilè (ET), l’àcid salicílic (SA), l’àcid gentísic (GA) i l’àcid jasmònic tenen un paper primordial. El principal objectiu d’aquest treball és l’estudi del metabolisme de l’etilè en plantes transgèniques de tomata NahG incapaces d’acumular àcid salicílic. L’etilè és una fitohormona gasosa implicada en la regulació de múltiples processos fisiològics i de desenvolupament. A més, està involucrada en els processos de senyalització de la resposta defensiva de les plantes. En primer lloc, es du a terme la caracterització de les plantes NahG després de una infecció amb el Viroid de la Exocortis dels Cítrics (CEVd) comparant-les amb el seu fons genètic MoneyMaker (MM). Per a això s'estudien els nivells de SA i GA i es realitza un seguiment de la simptomatologia al llarg de la infecció en les esmentades plantes. Per altra part, s’analitzen els nivells ET i els nivells de inducció dels transcrits que codifiquen per als enzims 1-aminociclopropà-1-carboxilat sintasa (ACCS) i 1-aminociclopropà-1-carboxilat oxidasa (ACCO), responsables de la biosíntesis d’etilè, en les plantes transgèniques de tomata NahG davant al seu parental MM infectades amb CEVd i sotmeses a altres agents estressants de naturalesa abiòtica. Els resultats obtinguts mostraren que les plantes transgèniques NahG infectades amb CEVd presentaven una hipersusceptibilitat al CEVd acompanyada d’una greu simptomatologia així com una hiperproducció d’ET en comparació amb les plantes MM coincidint amb una major acumulació dels gens ACCS i ACCO. Quan les plantes MM i NahG es van tractar amb ions Ag+, s’hi observà, en ambdós casos, una forta inducció en la producció d’ET amb un lleuger increment per part de les plantes NahG. El tractament exògen de les plantes MM y NahG, amb el precursor de l’etilè ACC, va induïr un marcat increment en els nivells d’ET en ambdos plantes sent, aproximadament, el doble en el cas de les plantes NahG. Aquestes diferències es podrien explicar pels majors nivells basals dels transcrits de l’enzim ACCO presents en les plantes NahG. En aquest treball s’ha estudiat el metabolisme de l’ET en plantes transgèniques NahG que són àmpliament utilitzades per a l’estudi del paper del SA en la resposta defensiva de les plantes. No obstant això, coincidint amb altres estudis, s’ha observat que les plantes transgèniques NahG tenen efectes pleiotròpics que afecten a tot el metabolisme, veient-se alterades les rutes senyalitzadores de defensa de les plantes.