Mecanismos de reconocimiento para inductores (elicitores) en la respuesta defensiva de plantulas de Citrus limon a la inoculación por hongos

Abstract

Las plantas responden a través de diferentes mecanismos a las interacciones abióticas y bióticas, que se producen en su medio. Esta capacidad está asociada a la presencia de metabolitos secundarios en ellas. Una de las interacciones más importantes es la relación planta-hongo patógeno. Dentro de ésta, se pueden establecer dos tipos de interacciones: compatible e incompatible. La primera causa enfermedad en la planta mientras que la segunda se caracteriza por una resistencia frente al ataque fúngico. La resistencia que presenta el vegetal frente al ataque fúngico, es mediada por el reconocimiento de elicitores (inductores) por parte de la célula vegetal. Estas moléculas cuyo origen puede ser diverso, son las que en definitiva inducen la respuesta defensiva en la planta. En términos generales se conoce con relativa claridad qué tipo de moléculas son capaces de inducir la respuesta defensiva, como asimismo los productos finales de defensa que se expresan en el vegetal. Sin embargo, el esclarecimiento de las etapas que median esta respuesta plantea la necesidad de una mayor investigación en este campo. El presente trabajo estuvo orientado a la identificación de la secuencia de eventos que se producen durante la interacción planta-hongo patógeno. Se analizó el efecto de algunos inductores en la capacidad y velocidad de respuesta por parte de la planta, y se 2+ determinó el papel del ion Ca en el proceso de transducción de la señal. Para esto se usÓ como modelo la interacción de carácter incompatible entre Citrus limon y Alternaria alternata. Se probaron diferentes inductores tales como: conidias, endopoligalacturonasa, oligosacáridos fúngicos y vegetales, y oligómeros de PGA. Los inductores fueron probados tanto en plántulas enteras como con daño mecánico. Los resultados muestran que existe una temporalidad en los eventos que ocurren en la interacción planta-hongo, siendo el daño de la pared de la planta un factor determinante en la capacidad de respuesta de ésta. De todos los inductores probados los mejores resultaron ser los propios oligosacáridos de la pared vegetal; los oligosacáridos fúngicos tienen también un efecto inductivo importante. De los metales probados (ca2+, Mg2+ y Ba2+), el ion calcio resultó ser el más importante, adelantando e incrementando la magnitud de la respuesta defensiva de la planta. Se determinó además, si la participación de calcio ocurre a través de canales iónicos, utilizando para ello bloqueadores de canales tales como verapamil y norarmepavina. Los resultados indican que existe participación de estos canales en el mecanismo de transducción de la señal. En general, los resultados de este trabajo de tesis permiten concluir la existencia de la siguiente secuencia de eventos para que la planta desarrolle la respuesta de hipersensibilidad: a) secreción de enzimas hidrolíticas por el microorganismo, b) destrucción la pared celular vegetal como consecuencia de la acción de las enzimas del hongo, c) liberación de oligosacáridos de la pared del vegetal, d) reconocimiento específico entre oligosacáridos del vegetal +2 y la célula, y e) cambio en los niveles de ca+2 intracelulares. Otras etapas intermedias deberán dilucidarse en estudios a futuro.

Plants respond to abiotic and biotic interactions using different mechanisms. Their ability for the establishment of interactions with other organisms has been related to the presence of secondary metabolites. The study of the biochemical basis of these interactions, is presently an active field of research. One of the most important interactions is that of plant-phytopathogenic fungus. Compatible and incompatible interactions can be found among them. Compatible interactions lead to the development of the disease; whereas, incompatible interactions are characterized by the inhibition of pathogen growth, lack of plant disease symptoms and in most cases, development of necrosis of tissues surrounding infection site. Resistance of a plant against fungal attack is produced as a consequence of elicitor recognition by the plant. Molecules called elicitors, both from plant or fungal origin, can induce the defense response in plants. Many molecules have been described as elicitors, most of them of unknown oligosaccharide structure. The exact mechanism of recognition between the elicitor and the plant cell is also unknown. The present work has been oriented to identify the sequence of events intervening during plant-pathogenic fungus interaction. The effect of some elicitors in the capacity and the speed to induce response by the plant was analized. Also, 2+ the role of Ca was determined during the process of signal transduction. In this research, we used as a model the incompatible interaction between Citrus limon and Alternaria alternata. Different elicitors were tested: conidia, endopolygalacturonase, fungal and plant oligosaccharides, and PGA oligomers. Elicitors were tested on entire and on mechanically wounded plants. The results show that exist a time factor affecting the occurence of events during the interaction, being wall damage a determinant factor in the capacity of response. Within various elicitor used, plant wall oligosaccharides were the best inducers. Fungal oligosaccharides also had an important inducing effect. Among 2+. the cations used (Ba, Cа, Mg), calcium was the most ca2+ important. Calcium increased the magnitude of the response and also shortened the time period to obtain the maximal defense response. In addition, Verapamil and Norarmepavine were employed to test wether calcium was mobilized through ion-channels. The inhibitory effect of both of them, showed that exists channel participation in the signal transduction mechanism. In general, the results of this work allow us to conclude that a sequence of events must operate in order to permit the development of the plant hypersensitive response: a) secretion of hydrolytic enzymes by the microorganism, b) destroyment of plant cell wall, as a consequence of the action of microbial enzymes, c) release of oligosaccharides from the plant cell wall and exposure of internal structures, d) specific recognition between plant oligosaccharides and cell, and e) changes in intracellular calcium levels. The participation of other intermediate steps in the induction of the defense response will require further studies.