Determinantes moleculares que participan en la interacción Fusarium oxysporum - tomate

Resumen

En este trabajo se ha investigado sobre las bases moleculares que determinan la patogenicidad del hongo Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici sobre plantas de tomate, estudiando particularmente la importancia de la detoxificación de compuestos antifúngicos producidos por las plantas de tomate, así como la relación entre la morfogénesis del patógeno y el desarrollo de la enfermedad. Las enzimas detoxificadoras de saponinas, producidas por hongos patógenos, están implicadas en el proceso de infección de sus plantas hospedadoras. F. oxysporum produce la enzima tomatinasa Tom1, que degrada la ¿-tomatina hasta derivados menos tóxicos. Para estudiar el papel del gen tom1 en la virulencia de F. oxysporum, se ha llevado a cabo la interrupción dirigida y la expresión constitutiva del gen en la estirpe silvestre del hongo. El proceso de infección de plantas de tomate inoculadas con transformantes del hongo con expresión constitutiva de la enzima Tom1 resulta en un incremento en el desarrollo de los síntomas de enfermedad. Por el contrario, las plantas de tomate infectadas con los mutantes deficientes en el gen muestran un retraso en el proceso de infección, lo que indica que Tom1, aunque no es esencial para la patogenicidad, es necesaria para la virulencia completa de F. oxysporum. La actividad tomatinasa total en las estirpes deficientes (¿tom1) se ve reducida solo un 25%, y se observa ß2-tomatina como el mayor producto de hidrólisis de la saponina in vitro. El análisis in silico del genoma de F. oxysporum revela la existencia de cuatro posibles genes responsables de otras tantas tomatinasas con identidad a otras ortólogas de la familia 3 de glicosil hidrolasas. Los productos de estos genes podrían ser los responsables de la actividad tomatinasa reminiscente en los mutantes ¿tom1, y por tanto, la detoxificación de la ¿-tomatina en F. oxysporum sería llevada a cabo por varias actividades enzimáticas independientes, lo que sugiere la importancia de estas enzimas durante el proceso de infección. En otro capítulo, se ha estudiado si la causa de la avirulencia del mutante ¿chsV de F. oxysporum, deficiente en un gen sintasa de quitina de clase V y capaz de penetrar la planta y colonizar los tejidos internos de la raíz, se debe a una rápida elicitación de la respuesta de defensa de la planta, que conduce a una restricción del crecimiento fúngico. La co-inoculación de plantas de tomate con la estirpe silvestre y el mutante ¿chsV resulta en una reducción significativa del desarrollo de los síntomas de enfermedad, lo que sugiere que este mutante ejerce un mecanismo protector. La colonización de la planta por la estirpe silvestre queda restringida durante la co-inoculación, como demuestran los ensayos de cuantificación de la biomasa fúngica mediante PCR cuantitativa en tiempo real. La hipótesis de que la respuesta de defensa de la planta se activa rápidamente por el mutante ¿chsV se ha comprobado mediante el análisis de la expresión de algunos genes relacionados con la defensa usando RT-PCR cuantitativa a tiempo real. Además, plantas de tomate inoculadas con el mutante ¿chsV muestran un incremento en la actividad quitinasa en comparación con plantas inoculadas con la estirpe silvestre. Estos resultados sugieren que la alteración de los componentes de la pared celular podría resultar en una elicitación de la respuesta de defensa de la planta. El tercer capítulo se ha centrado en el estudio de los factores de transcripción implicados en la regulación del desarrollo morfológico de los hongos patógenos, esencial para su proceso de infección. En este trabajo se han identificado tres genes parálogos con7, denominados con7-1, con7-2 y con7-3, ortólogos al gen con7 del patógeno de arroz Magnaporthe grisea, que determina un factor de transcripción esencial para el desarrollo de estructuras de penetración de la planta y la patogénesis fúngica. Esta proteína regula la expresión de varios genes importantes para la morfogénesis y la patogenicidad en M. grisea, incluyendo un gen sintasa de quitina de clase VI. Los tres genes con7 de F. oxysporum conservan el dominio de unión al ADN así como la señal de localización nuclear y una región "coiled-coil". La inactivación dirigida del gen con7-1 revela su importancia para la morfogénesis y para el proceso de infección de F. oxysporum. Los mutantes nulos muestran alteraciones en el crecimiento polarizado y la formación de ramificaciones, y no producen síntomas de enfermedad en plantas de tomate. Sin embargo, el análisis de la expresión de varios genes de biosíntesis de pared, incluidos los genes chs, revela que el factor Con7 de F. oxysporum no regula la transcripción de los mismos.