Resumen de Análisis genómico y funcional de la interacción planta-pseudomonas putida kt2440 en la rizosfera: colonización y resistencia sistémica
El entorno de la raíz y la región del suelo que la rodea constituyen la rizosfera, un hábitat de elevada actividad microbiológica. Al inicio de este trabajo sabíamos que la bacteria Pseudomonas putida KT2440 es una eficiente colonizadora de la rizosfera y la espermosfera de plantas con relevancia agronómica (ej. Zea mays). En esta Tesis Doctoral se presenta el primer análisis genómico con microarrays llevado a cabo con una bacteria en la rizosfera. Este estudio tiene la originalidad de considerar el estilo de vida sésil y ha desvelado que el microorganismo ajusta su expresión génica a este particular estilo de vida. Entre los 90 genes rup (rhizosphere up-regulated) con inducción preferencial identificados, resultaron de especial interés rup2560, perteneciente al sistema de secreción de una hemoperoxidasa extracelular codificada por el locus PP2561, y rup4959, que codifica un regulador de respuesta con dominios GGDEF/EAL. Estos dominios enzimáticos están implicados en la síntesis y degradación, respectivamente, del segundo mensajero intracelular diguanilato cíclico (di-GMPc), del que es conocido su papel en la transición de sesilidad a motilidad. Evaluando la eficiencia competitiva de algunos mutantes en genes rup se han identificado nuevas funciones bacterianas relevantes en colonización tales como el metabolismo de compuestos aromáticos y la resistencia a estrés oxidativo.
Aunque se habían descrito ciertas propiedades de KT2440 en la promoción del crecimiento, no se había explorado su potencial en biocontrol. Un aspecto importante de este trabajo ha sido evidenciar la capacidad de KT2440 para proteger a la planta modelo Arabidopsis thaliana de la infección por el fitopatógeno P. syringae mediante resistencia sistémica inducida (ISR). Excepcionalmente, la manifestación de resistencia sistémica en presencia de KT2440 requiere las vías de señalización de salicílico y de jasmónico/etileno intactas. Además, la utilización de un mutante PP2561 nos ha permitido establecer una relación entre colonización, ISR y composición de los exudados radiculares.
Un aspecto clave en colonización es la motilidad bacteriana. Hemos explorado la importancia de la motilidad en superficie en este contexto. La motilidad tipo swarming tiene lugar a temperatura inferior a 30ºC, es dependiente de pili de tipo IV, de lipopolisacáridos y de la disponibilidad intracelular de hierro a través del sideróforo pioverdina. La sobreexpresión del gen rup4959 inhibe completamente el swarming y tiene un efecto negativo sobre la colonización del ápice radicular. La transcripción de este gen depende de ¿38 y se activa en presencia de exudados radiculares y en microaerobiosis. Nuestras evidencias bioquímicas indican que Rup4959 presenta actividad diguanilato ciclasa. En la rizosfera, esta proteína es responsable directa o indirectamente de cambios en la transcripción de varios genes. Además del efecto sobre la motilidad, la sobreexpresión de este gen provoca la aparición de un fenotipo pleiotrópico consistente en, (i) la sobreproducción de exopolisacáridos, (ii) la mayor formación de biopelículas, tanto en superficies abióticas como en la interfase aire-líquido, y (iii) la aparición de una morfología de colonia rugosa. En la formación de biofilm es esencial la adhesina LapA, aunque un mutante en esta proteína todavía manifestaba alteración en los otros dos caracteres fenotípicos. Sin embargo un exopolisacárido específico de KT2440, aún sin caracterizar, y los lipopolisacáridos fueron esenciales para la implantación del fenotipo pleiotrópico causado por un incremento en los niveles de di-GMPc.
