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Título
Resumen de tesis. From plant glucosinolates to fungal nitrilases: Nitric oxide function during the Botrytis cinerea-host plant interaction
Otros títulos
From plant glucosinolates to fungal nitrilases: Nitric oxide function during the Botrytis cinerea-host plant interaction
Autor(es)
Director(es)
Materia
Tesis y disertaciones académicas
Universidad de Salamanca (España)
Tesis Doctoral
Academic dissertations
Óxido nítrico
Botrytis Cinerea
Clasificación UNESCO
2417 Biología Vegetal (Botánica)
2417.19 Fisiología Vegetal
Fecha de publicación
2022
Resumen
[ES] El óxido nítrico es una molécula señalizadora con funciones importantes y variadas tanto
en plantas como en hongos. En plantas, ha sido estudiado ampliamente en sus funciones
de desarrollo, metabolismo y respuesta a enfermedades. Influye en los procesos de
germinación, crecimiento radicular, respiración, cierre estomático y respuestas
adaptativas a estreses bióticos y abióticos. En el caso de los hongos la biosíntesis y las
funciones fisiológicas de esta molécula han sido estudiadas de forma muy limitada,
aunque estudios recientes indican que el NO participa en numerosos procesos fisiológicos
también en este grupo de organismos. En nuestro grupo de investigación trabajos
anteriores han elucidado un rol del NO durante la germinación y desarrollo temprano.
Además, también se ha detectado la presencia de NO en el nicho y se ha observado como
las alteraciones en la homeostasis del NO afectan el desarrollo de la raíz primaria y
proliferación de células meristemáticas. A su vez, se han detectado alteraciones en la
biosíntesis, el transporte y señalización de auxinas en los mutantes de la homeostasis de
NO. El NO también posee un amplio papel señalizador en hongos, participando en
procesos que van desde la infección y colonización hasta la modulación del metabolismo
secundario y desarrollo tanto sexual como asexual. Estudios previos han permitido
caracterizar el sistema de detoxificación de NO en B. cinerea basado en la
flavohemoglobina BCFHG1. Esta constituye el principal, y probablemente único,
mecanismo detoxificador de NO en B. cinerea. Bcfhg1 se induce con la aplicación de NO
exógeno y muestra un patrón de expresión in planta que podría conferir ventajas
adaptativas a un patógeno necrótrofo durante el proceso de infección. Tomando en
cuenta los trabajos antecedentes de esta tesis doctoral, cabe destacar que la sensibilidad
de B. cinerea a NO exógeno parece depender estado de desarrollo, por lo que podría
sugerirse que durante el establecimiento de una interacción entre B. cinerea y su huésped
existe un flujo de NO al que pueden responder tanto la planta como el patógeno siendo,
a su vez una estrategia de defensa de la planta y un medio del hongo para facilitar la
infección.
Esta tesis doctoral esta dividida en tres capítulos cuyo eje central es la implicación del NO
en la interacción de B. cinerea con la planta huésped. En la misma se analizarán diferentes
mutantes afectados en la homeostasis de NO en la planta modelo Arabidopsis thaliana.
Se trabajará, además, con otras especies de interés agronómico como son Vitis vinífera y
Phaseolus vulgaris.
En el capítulo uno se presentan resultados relativos a la acción del NO respecto al
metabolismo secundario con especial interés en los glucosinolatos. Los glucosinolatos son
un grupo de metabolitos secundarios encontrados en 16 familias botánicas de plantas
dicotiledóneas angiospermas y particularmente abundantes en la familia Brassicaceae,
especialmente importantes en la defensa frente a insectos y patógenos. A pesar de la
importancia del NO como molécula señalizadora, la cantidad de estudios sobre la
presencia y función en las interacciones planta-patógeno es limitada y esta limitación en
la literatura se hace más evidente si nos adentramos en la influencia del NO en la
producción de metabolitos secundarios. En este trabajo, nuestro objetivo ha sido
estudiar el papel del NO durante la interacción B. cinerea-A. thaliana con especial énfasis
en el metabolismo secundario. Los resultados relativos a la producción de compuestos
fenólicos y glucosinolatos, utilizando tanto mutantes de Arabidopsis como cepas de B.
cinerea afectadas en la homeostasis del NO, serán presentados y discutidos con más
detalle en este capítulo.
El capítulo dos está enfocado en el análisis de la función de la/s nitrilasa/s en el hongo B.
cinerea. Los nitrilos son compuestos orgánicos que contienen un grupo funcional (-CN) y
suelen ser producidos como metabolitos de defensa de las plantas. Las nitrilasas catalizan
la hidrólisis de estos compuestos a sus ácidos carboxílicos correspondientes. Puede que
las nitrilasas formen parten de mecanismos que faciliten la colonización de las plantas y
que tengan un rol en la síntesis hormonal, la utilización de nitrógeno y el catabolismo de
glucosinolatos. B. cinerea posee 4 genes codificadores de nitrilasas (Bcin02g03010,
Bcin14g00790, Bcin05g04960 and Bcin12g06180). De estos cuatro genes, previamente se
ha comprobado que dos son altamente inducidos con la aplicación de NO exógeno. Esta
inducción es mayor en los mutantes del gen BCFHG1, codificador de una
flavohemoglobina, la cual constituye el método principal de detoxificación de NO que
posee el hongo y le confiere protección frente a estrés nitrosativo. El capítulo estará
centrado en el análisis funcional de la nitrilasa codificada por el gen Bcin12g06180, la cual
presentaba la mayor inducción en dicho mutante con la aplicación de NO exógeno.
Por último, tomando en cuenta la importancia de las enzimas nitrilasas en la degradación
de los glucosinolatos y la influencia del NO sobre esta en el sistema de B. cinerea,
decidimos analizar la actividad nitrilasa en Arabidopsis. Arabidopsis posee cuatro genes
codificadores de nitrilasas (NIT1–NIT4), nombrados consecutivamente en el orden de su
descubrimiento. Los mutantes de la homeostasis del NO de Arabidopsis podrían estar
afectados en la degradación de glucosinolatos y/o sus productos de hidrólisis por lo que
el objetivo de este capítulo es la evaluación de estas enzimas en un sistema afectado en
la homeostasis de NO.
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