Efecto de la nutrición con diferentes proporciones de nitrato y amonio en las respuestas de defensas dependientes del SA y JA en Arabidopsis thaliana Iván Astudillo-Estévez1*, Antonio León-Reyes1. 1 Laboratorio de Biotecnología Agrícola y de Alimentos, Universidad San Francisco de Quito, Quito, Ecuador. *Corresponding email address: iastudilloe@estud.usfq.edu.ec
INTRODUCCIÓN En su ambiente natural, las plantas son continuamente amenazadas por una amplia gama de agentes bióticos, por lo que han desarrollado complejos mecanismos de defensa para prevenir o atenuar la invasión de fitopatógenos e insectos. Dentro de estas estrategias, se ha determinado que las fitohormonas ácido salicílico (SA) y ácido jasmónico (JA) juegan un rol fundamental mediando las respuestas de defensa contra patógenos biotróficos y necrotróficos respectivamente. Cuando las respuestas
son
desequilibradas
se
desencadenan
enfermedades
que
son
determinadas por la interacción directa entre planta-patógeno-ambiente. Se ha
Figura 1. (A) Actividad GUS en las líneas reporteras PG15:GUS, PR1::GUS, PDF1.2::GUS, y LOX2::GUS bajo la influencia de tratamientos con diferentes proporciones de NH4+ y NO3- in vitro. (B) Respuesta fenotípica a tratamientos de líneas reporteras in vivo.
documentado que la nutrición puede influir ampliamente en la severidad de varias enfermedades, en donde el nitrógeno es el elemento con más significación en el
A) A. thaliana COL-0 tratadas con proporciones mayores de nitrato (100:0; 75:25)
problema. No obstante, se desconoce la respuesta de sus diferentes formas
presentaron menores porcentajes de infección con P. syringae pv. tomato
iónicas, como el nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+), en la inducción de defensas
DC3000.
mediadas por el SA y JA. El presente estudio estuvo enfocado en evaluar el efecto de diferentes proporciones de NH4+/NO3- (100:0; 75:25; 50:50; 25:75; 0:100) en las respuestas de defensa dependientes del SA (PR1) y del JA (PDF1.22 y LOX2), a través del sistema reportero de la β-glucuronidasa (GUS), y por medio de bioensayos de infección con el patógeno hemibiotrófico Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 y el hongo necrotrófico Botrytis cinerea en Arabidopsis thaliana.
METODOLOGÍA Germinación Arabidopsis.
Tratamientos:
Aislamiento y cultivo de patógenos
NH4+/NO3- (100:0; 75:25; 50:50;
Prueba histoquímica GUS
25:75; 0:100) [N]=86 mg/l
B) A. thaliana pad3-1 tratadas con proporciones NH4+/NO3- 75:25 y 50:50
45 min. vacío en slc. X-Gluc
presentaron menores porcentajes de infección con Botrytis cinerea.
Incubación: 48 horas a 37°C + 3 lavados en etanol (70%)
20 ml /semana durante 14 días
BIOENSAYOS Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000
Botrytis cinerea 5 x 10^5 esporas / ml
2,5 – 5 x 10^7 UFC/ml
½ PDB
10mM MgSO4 + 0,015% (v/v) Tween-20
Inmersión: 2s
3 ul
Figura 2. Porcentaje de infección en control y tratamientos con A) P.syringae pv. tomato DC3000; y, B) Botrytis cinerea, 7 días post inoculación (DPI).
RESULTADOS A) Incremento de expresión relativa de línea reportera PR-1 al aumentar
Plantas de A. thaliana tratadas con soluciones nutritivas con proporciones
proporción NO3- en solución nutritiva.
mayores de NH4+ fueron más susceptibles a la infección por P. syringae y B. cinerea.
CONCLUSIONES El gen reportero PR1 se expresó cuando las plantas fueron tratadas con soluciones nutritivas con una proporción de nitrato mayor al 75%. Los bioensayos con P. syringae y B. cinerea demostraron que a una mayor proporción de NH4+ las plantas son más susceptibles a ser infectadas por ambos patógenos, a pesar de diferir en sus estrategias de infección. Los resultados sugieren que A. thaliana exhibe una mayor resistencia al ataque de los microorganismos utilizados con mayores proporciones de NO3- en las soluciones nutritivas.
REFERENCIAS Huber, D., & Thompson, I. (2007). Nitrogen and plant disease. In Datnoff, L., Elmer, W., & Huber D. (Eds.), Mineral Nutrition and Plant Disease (pp. 31-41). St. Paul, MN: APS Press. Pieterse, C., Leon-Reyes, A., Van der Ent S. & Van Wees, S. (2009). Networking by small-molecule hormones in plant immunity. Nature Chemical Biology, 5, no. 5, 308-316. Rice, R. (2007). The Physiological Role of Minerals in the Plant. In Datnoff, L., Elmer, W., & Huber D. (Eds.), Mineral Nutrition and Plant Disease (pp. 9-13). St. Paul, MN: APS Press. Spoel, S., Johnson, J. & Xinnian, D. (2007). Regulation of tradeoffs between plant defenses against pathogens with different lifestyles. PNAS, 104 no. 47, 18842-18847. Van Kan, J. (2006). Licensed to kill: the lifestyle of a necrotrophic plant pathogen. Trends in Plant Science, 11, No.5, 247-253.
PROYECTOS EN DESARROLLO: Proyecto de PhD centrado en el estudio estructural y funcional de microbiomas asociados a especies de tomate comerciales, nativas y endémicas (Islas Galápagos) desarrollado en el Instituto de Microbiología de la USFQ - Team van't Hof (pvanthof@usfq.edu.ec), y el Netherlands Institute of Ecology (NIOO KNAW).