Análisis proteómico de la infección de plantas de tomate por Pseudomonas syringæ. Validación en distintos sistemas planta-patógeno

Abstract

[ES] Las plantas se encuentran sometidas continuamente a estreses bióticos y abióticos de diversa naturaleza. A lo largo de la evolución, han ido desarrollando mecanismos de resistencia frente a cada estrés, llegando a originar un sistema defensivo altamente eficaz, formado tanto por barreras físico-químicas constitutivas como por defensas inducibles. Las principales defensas que una planta emplea en su lucha contra las agresiones medioambientales son la síntesis de proteínas defensivas y de compuestos químicos con propiedades antimicrobianas. Todo ello tiene el objetivo de mantener la homeostasis de la planta frente a las agresiones del entorno. En el estudio de las proteínas que la planta emplea para combatir las diferentes agresiones patogénicas, la Proteómica desempeña un papel esencial para descifrar los mecanismos que tienen lugar durante la infección y poder así desarrollar variedades vegetales más resistentes. El objetivo del presente estudio es analizar el comportamiento diferencial de plantas de tomate de la variedad ‘Rio Grande’ frente a dos infecciones bacterianas de diferente naturaleza, una de ellas avirulenta, que no da lugar al desarrollo de la enfermedad y otra virulenta, en la cual el patógeno invade la planta y tiene lugar la aparición de síntomas. Asimismo, se pretende comparar los resultados obtenidos de nuestro estudio con bacterias y los publicados para otras infecciones causadas por viroides o por virus en tomate y llevar a cabo su validación en varios sistemas planta-patógeno (bacteria, virus y viroide). Para ello, se realizó en primer lugar un análisis proteómico comparativo mediante 2D-DIGE de plantas de tomate ‘Rio Grande’, portadoras del gen de resistencia Pto, infectadas con la cepa virulenta (ΔavrPto) y con la cepa avirulenta (AvrPto) de la bacteria Pseudomonas syringæ pv. tomato DC3000, a diferentes tiempos. Se identificaron proteínas que se acumularon de manera diferencial en plantas infectadas con respecto a las plantas control y proteínas con acumulación diferencial entre ambos tipos de infección. Asimismo, se realizó un estudio comparativo entre nuestros datos y los estudios proteómicos realizados en plantas de tomate infectadas por el Viroide de la Exocortis de los Cítricos (CEVd) y el Virus del Rizado Amarillo del Tomate (TYLCV). Por último se validaron nuestros datos proteómicos obtenidos, así como las comparaciones realizadas para las tres infecciones, mediante RT-PCR y Western Blot de distintas proteínas comunes a la infección bacteriana y al menos un tipo diferente de infección. El establecimiento de las defensas de las plantas requiere la regulación de un amplio número de proteínas que están implicadas a diferentes niveles. Nuestros resultados se unen a los realizados en los últimos años para analizar las interacciones planta-patógeno mediante estrategias proteómicas, constituyendo en su conjunto una información muy valiosa sobre la regulación de estas proteínas y su función en los diferentes mecanismos defensivos.

[EN] Plants are constantly exposed to diverse biotic and abiotic environmental stresses. Throughout evolution, plants have developed resistance mechanisms to cope with each stress, thus originating a highly efficient defence system, composed by both constitutive physical and chemical barriers as well as inducible defences. The main strategies used by plants against environmental aggressions are the synthesis of defence proteins and chemical compounds with antimicrobial properties. This has the purpose of preserving plant homeostasis against environmental challenges. Studying the proteins used by plants to face different pathogenic aggressions, Proteomics plays an essential role to understand the mechanisms that take place upon infection, thus allowing to develop more resistant plant varieties. The aim of this project is to analyze the differential behavior of the tomato cultivar ‘Rio Grande’ under two different plant-pathogen scenarios. One of them involves the use of an avirulent bacteria, in which disease development does not take place, and a virulent one, which does produce disease and symptom development. Furthermore, it is intended to compare the results obtained in our bacterial study with other published results dealing with infections caused by viroids and viruses in tomato in order to validate different plant-pathogen systems (bacteria, virus and viroid). For this purpose, we made a comparative proteomic analysis by 2D-DIGE in ‘Rio Grande’ tomato plants, which contain the resistant gene Pto, infected with the avirulent strain (ΔavrPto) and with the virulent strain (AvrPto) of the bacteria Pseudomonas syringæ pv. tomato DC3000, in different times. We identified differentially accumulated proteins in infected plants with respect control plants and between different types of infection. Furthermore, we made a comparative study between our data and other proteomic approaches described in tomato plants infected with Citrus Exocortis Viroid (CEVd) and with Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV). Finally, we validated our proteomic results, as well as the comparisons made for the three infections, by RT-PCR and Western Blots of several common proteins to the bacterial infection and at least another type of infection. The establishment of the plant defences requires the regulation of a large number of proteins involved in different levels. Our findings join to the most recent proteomic studies on plant-pathogen interactions, making together a valuable body of information about the regulation of these proteins and their function in different plant defence mechanisms.