Aproximación molecular a la inducción de resistencia contra la fusariosis vascular del tomate por Penicillium rubens, Cepa 212 (po212)

• Autores: María Carreras Ruiz
• Directores de la Tesis: Inmaculada Larena (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2022
• Idioma: español
• Número de páginas: 320
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Estrella Legaz González (presid.), Aranzazu Gómez Garay (secret.), Javier Veloso Freire (voc.), Jesús Mercado Blanco (voc.), Francisco Jose Cazorla Lopez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Microbiología y Parasitología por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Microbiología
      • Hongos
    • Biología vegetal (botánica)
      • Fisiología vegetal
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    El control biológico basado en agentes de biocontrol es una estrategia sostenible para la protección de cultivos. La cepa 212 de Penicillium rubens (PO212) es eficaz frente a varios patógenos en diferentes huéspedes mediante la inducción de resistencia y la promoción de crecimiento en el huésped. Comprender la interacción patógeno fúngico (Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici, FOL), planta huésped (tomate) y PO212, mejoraría la aplicación práctica de este antagonista. En esta Tesis se estudian las señales de PO212 inductoras de la respuesta defensiva y los procesos desencadenados en el huésped. Se caracterizaron macromoléculas extracelulares producidas por PO212 e implicadas en la reducción de la fusariosis, demostrándose que 1) los extractos crudos de PO212 controlan la enfermedad igual que PO212; 2) PO212 expresa proteínas y metabolitos secundarios en ausencia del patógeno y/o huésped; 3) cuando PO212 crece ante estrés por nitrógeno excreta al medio de crecimiento proteínas extracelulares y metabolitos secundarios que podrían explicar parte de su actividad. Se analizó la expresión de seis genes de PO212 relacionados con el metabolismo del xilano con respecto a dos aislados de P. rubens, S27 y 1AM2, que carecen de capacidad para reducir la fusariosis. Los resultados mostraron que el patrón de expresión génica de las endo-ß-1,4-endoxilanasas XlnA, XlnE y XylP, y la ß-xilosidasa XylD varió según la cepa y fuente de carbono. Además, hubo mayor expresión del regulador transcripcional xlnR en PO212, proponiéndose una relación entre expresión y eficacia.

    También, se caracterizó la respuesta defensiva inducida por PO212 en huésped contra FOL, la cual necesita una compleja red de señalización entre ácido salicílico (SA), ácido jasmónico (JA) y etileno (ET), pero en la que el ácido abscísico podría participar. PO212 activa esta red antes y en estadios tempranos de la infección con FOL, manteniendo altos los niveles de SA y JA, cuya interacción podría ser sinérgica. En etapas tempranas, PO212 incrementa JA, OPDA y Jasmonil Isoleucina en tomate, aunque se reducen antes de la inoculación con FOL, posiblemente como consecuencia de la producción de jasmonatos y la respuesta defensiva huésped-dependiente. Además, PO212 induce la síntesis del ET en el huésped y lo prepara para un posible ataque. Aunque la inducción de resistencia en el huésped por PO212 sería independiente de la ruta de señalización del ET, ésta queda favorecida cuando la percepción de ET está bloqueada, pues la respuesta parece ser huésped-dependiente. También, se observó una reducción en fenoles solubles totales e incremento en la síntesis de ligninas, y se correlacionó con un incrementó temprano tras el tratamiento con PO212 de la expresión génica de PR-9 (peroxidasa), por lo que postula un incremento en la resistencia mecánica que dificultaría la infección.

    Finalmente, se etiquetó PO212 con la proteína verde fluorescente usando vectores de transformación que expresan el gen de resistencia a la fleomicina para seguir la interacción PO212-raiz tomate. El aislado etiquetado fue similar al silvestre, y permitió visualizar la colonización diferencial en raíz de tomate en ausencia y presencia del patógeno. PO212 coloniza raíz principal y secundarias, no penetra en ellas, y forma acumulaciones miceliares en las zonas de elongación y proliferación sin afectar a su crecimiento. FOL se distribuye extensamente en la superficie radicular sin formar agrupaciones miceliares, penetra en la raíz y alcanza el sistema vascular. Al final, se observaron reducciones de la señal de fluorescencia emitida por PO212 en ausencia de FOL, mientras que la señal FOL permaneció baja y constante. Cuando PO212 y FOL son co-inoculados sobreviven más tiempo. Los resultados obtenidos en esta Tesis mejoran nuestro conocimiento sobre la relación PO212 planta del tomate FOL y los factores relacionados con la inducción de la respuesta de defensa vegetal y permitirán diseñar medidas de control más eficientes

  • English

    Control of soil-borne fungal pathogens using chemical means is inefficient, expensive y and causes environmental damage. An ecologically approach to crop protection, which is able to reduce the damage caused by fungal pathogens and has proven to be effective in many crops, is based on biological control (BC) mediated by biocontrol agents (BCAs). In particular, Penicillium rubens strain 212 (PO212) (formerly P. oxalicum) is a soil mycoflora fungus with good characteristics to be commercially developed as a biofungicide against different horticultural plant diseases. PO212 has been shown to be effective against a broad spectrum of soil pathogens in different crops. Its conidia reduce efficiently the severity of disease caused by Verticillium albo-atrum, V. dahliae, Fusarium. oxysporum f. sp. lycopersici (FOL),Botrytis cinerea (B. fuckeliana), Phytophtora parasitica and P. infestans on tomato, F. oxysporum f. sp. melonis on melon, F. oxysporum f. sp. niveum on watermelon in growth chamber, greenhouse and field assays. It is also effective against potato golden cyst (Globodera rostochiensis) in laboratory conditions, Cucumber mosaic virus (CMV) and Tomato mosaic virus (ToMV) in growth chamber assays and even against powdery mildew (Erysiphe necator) on strawberry plants, which has expanded the application potential of PO212 to airborne diseases. The main mode of action of PO212 is the induction of resistance in the host, although it has also been shown to be a plant growth promoting fungus...