Tesis > Documento


Ver el documento (formato PDF)   Bordenave, César Daniel.  "Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus"  (2015-12-15)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
URL:
     
Resumen:
Lotus japonicus es una legumbre modelo ampliamente utilizada para el estudio de procesos importantes como la nodulación y la respuesta al estrés salino. Sin embargo, existen pocos estudios sobre la respuesta defensiva de esta especie contra microorganismos patógenos. Comprender como se protege esta especie modelo contra patógenos podría ayudar a desarrollar cultivares más tolerantes en especies de Lotus de relevancia agronómica, así como también en otros géneros de legumbres. Para poder dilucidar los mecanismos de defensa más importantes en esta leguminosa, en este trabajo se exploraron las principales respuestas de dos ecotipos fenotípicamente contrastantes, Miyakojima MG-20 y Gifu B-129, a la inoculación con la bacteria Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Las respuestas de defensa activadas en ambos ecotipos fueron considerablemente diferentes. Así, en Miyakojima MG-20 se observó una interacción compatible caracterizada por una rápida multiplicación de la bacteria, acompañada por un descenso en la eficiencia del fotosistema II, la aparición de clorosis, desecación y defoliación, así como un moderado pero sostenido aumento en los niveles de especies reactivas del oxígeno (EROs). Estos fenómenos sólo fueron observados en los folíolos inoculados y no afectaron el desarrollo normal de la planta. Por su parte, en Gifu B-129 la interacción fue incompatible, los síntomas fueron en general imperceptibles, la bacteria fue incapaz de multiplicarse en los tejidos de la planta y existió un aumento notable de las EROs durante las primeras horas luego de la inoculación con la bacteria. A partir de estudios transcripcionales utilizando microarreglos de ADN, pudieron identificarse alrededor de 3000 genes regulados diferencialmente frente a la inoculación con la bacteria en el ecotipo Miyakojima MG-20 y alrededor de 300 genes en el ecotipo Gifu B-129. Además, se comparó la expresión génica basal de estas líneas, observándose diferencias en genes relacionados con estrés biótico y abiótico, metabolismo hormonal, estado redox y procesos fotosintéticos. Por otro lado se realizó un estudio del metaboloma, en el cual también se observó un comportamiento contrastante entre ambos ecotipos, detectándose un conjunto diferente de metabolitos que se modifican frente a la inoculación con la bacteria. Integrando los resultados del transcriptoma y del metaboloma se pudieron identificar numerosas vías metabólicas afectadas de manera diferencial en respuesta al ataque bacteriano, lo que permite explicar las diferencias de comportamiento observadas entre ambos ecotipos. Entre estas vías se destacan el sistema de antioxidantes (ascorbato y glutatión), el metabolismo del ácido γ-aminobutírico, la síntesis y degradación de componentes de la pared celular, la síntesis y degradación lípidos y el metabolismo hormonal. Posteriormente, sobre la base del análisis transcriptómico se seleccionaron distintas líneas mutantes insercionales del ecotipo Gifu B-129 para un conjunto de genes que podrían jugar un rol importante en la defensa vegetal. La mayoría de tales líneas demostró una tolerancia equivalente a la observada en la línea salvaje, sugiriendo que los genes mutados no son esenciales en la respuesta de defensa en estos ecotipos. Sin embargo, una línea incapaz de expresar el gen de la enzima Poliamina Oxidasa I demostró una mayor tolerancia durante la patogénesis, lo que indicaría que la expresión de este gen afecta negativamente la respuesta defensiva de la planta. Este trabajo permitió describir de manera global las principales vías metabólicas reguladas en dos ecotipos de L. japonicus durante la respuesta a la bacteria P. syringae pv. tomato DC3000. Las diferencias entre las respuestas inducidas en el ecotipo Gifu B-129 (interacción incompatible) con las observadas en el ecotipo Miyakojima MG-20 (interacción compatible) permitieron discernir cuales son los mecanismos de defensa más efectivos entre los presentadaos por los ecotipos evaluados. Estos resultados podrían ser extrapolados a otras especies de leguminosas de interés agronómico.

Abstract:
Lotus japonicus is a model legume widely used for the study of important processes such as nodulation and response to salt stress. However, there are few works focusing on the defensive response of this species against pathogenic microorganisms. Understanding how this model species responds against plant pathogens could help to develope more tolerant cultivars in agronomically important Lotus species as well as in other legume genera. In order to elucidate the most important defensive mechanisms in this legume, in this work it was explored the main responses of two phenotypically contrasting L. japonicus ecotypes, Miyakojima MG-20 and Gifu B-129, to the inoculation with the bacterial species Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. The defensive responses activated in both ecotypes were considerably different. Thus, in Miyakojima MG-20 was observed a compatible interaction, characterized by a rapid multiplication of the bacteria in infiltrated tissues, along with a decrease in the efficiency of the photosystem II, the appearance of chlorosis, desiccation and defoliation, as well as a moderate but steady increase in the levels of reactive oxygen species (ROS). All these symptoms were observed only in the inoculated leaflets, and never affected the normal development of the plant. In contrast, the interaction was incompatible in Gifu B-129 , where symptoms were rather imperceptible, the bacterium was unable to multiply in leaf tissues, and a critical increase in ROS accumulation was observed during the first few hours after bacterial infiltration. Based on DNA microarrays, were identified about 3,000 differentially regulated genes, upon infiltration with the bacteria in Miyakojima MG-20, and about 300 genes of this type in Gifu B-129. Moreover, it was posible to compare the basal gene expression between these lines, which showed differences in genes related to biotic and abiotic stresses, hormonal metabolism, redox state, and photosynthetic processes. A metabolomic study on these samples was also performed, revealing that a different set of metabolites in each ecotype was modified in response to the bacteria. By integrating the transcriptomic and metabolomic data, several metabolic pathways affected differentially in response to bacterial attack were identified , which helps to explain the observed differences in behavior between both ecotypes. Among these pathways stand out those of the antioxidants system (ascorbate and glutathione), the γ-aminobutyric acid metabolism, the synthesis and degradation of cell wall components, the synthesis and degradation of lipids, and hormone metabolism. Finally, several insertional mutants of the Gifu B-129 ecotype were selected for a set of genes that could play an important role in plant defense. Most of them showed a level of tolerance to the bacteria similar to that of the wild type, suggesting that this genes are not essentials in the defense response in these ecotypes. However, one line defective in the Polyamine Oxidase I gene showed higher tolerance, indicating that the expression of this gene during the plant response to the bacterial attack. negatively affects the defense of the plant. This work globally describes the main metabolic pathways regulated in response to P. syringae pv. tomato DC3000 in two ecotypes of L. japonicus. The differences between the responses triggered in the ecotype Gifu B-129 (incompatible interaction) and Miyakojima MG-20 (compatible interaction) let us to unravel the most effective defense mechanisms among those presented by the evaluated ecotypes. These results could be extrapolated to other agronomical important legumes.

* A este resumen le pueden faltar caracteres especiales. Consulte la versión completa en el documento en formato PDF

Registro:
Título : Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus     =    Study of the responses to the infection caused by the phytopathogenic bacteria Pseudomonas syringae in the model legume Lotus japonicus
Autor : Bordenave, César Daniel
Director : Menéndez, Ana Bernardina
Director Asistente : Gárriz, Andrés
Consejero : Menéndez, Ana Bernardina
Jurados : Wright, Eduardo R.  ; Alipi, Adriana M.  ; Estevez, José M.
Año : 2015-12-15
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Instituto Tecnológico Chascomús. Unidad de Biotecnología I ¨Dr. Rodolfo A. Ugalde¨. Laboratorio de Fisiología del Estrés Abiótico en Plantas. CONICET-UNSAM
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_6057_Bordenave
Idioma : Español
Area Temática : Biología / Fitopatología
Biología / Fisiología Vegetal
Palabras claves : LOTUS JAPONICUS; PSEUDOMONAS SYRINGAE; ESTRES BIOTICO; TRANSCRIPTOMICA; METABOLOMICA; LORE1; POLIAMINAS; LOTUS JAPONICUS; PSEUDOMONAS SYRINGAE; BIOTIC STRESS; TRANSCRIPTOMICS; METABOLOMICS; LORE1; POLYAMINES
URL al Documento : 
URL al Registro : 
hola chau _gs.DocumentHeader_ chau2 _documentheader_ chau3
Estadísticas:
     http://digital.bl.fcen.uba.ar
Biblioteca Central Dr. Luis Federico Leloir - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales - Universidad de Buenos Aires
Intendente Güiraldes 2160 - Ciudad Universitaria - Pabellón II - C1428EGA - Tel. (54 11) 4789-9293 int 34