Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus

Mostrar todas las versiones(3)

Lotus japonicus es una legumbre modelo ampliamente utilizada para el estudio deprocesos importantes como la nodulación y la respuesta al estrés salino. Sinembargo, existen pocos estudios sobre la respuesta defensiva de esta especiecontra microorganismos patógenos. Comprender como se protege esta esp...

Descripción completa

Guardado en:

Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Bordenave, César Daniel
Otros Autores:	Menéndez, Ana Bernardina
Formato:	Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2015
Materias:	LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE ESTRES BIOTICO TRANSCRIPTOMICA METABOLOMICA LORE1 POLIAMINAS BIOTIC STRESS TRANSCRIPTOMICS METABOLOMICS POLYAMINES
Acceso en línea:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6057_Bordenave http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n6057_Bordenave_oai
Aporte de:	Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires

id	I28-R145-tesis_n6057_Bordenave_oai
record_format	dspace
institution	Universidad de Buenos Aires
institution_str	I-28
repository_str	R-145
collection	Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA)
language	Español
orig_language_str_mv	spa
topic	LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE ESTRES BIOTICO TRANSCRIPTOMICA METABOLOMICA LORE1 POLIAMINAS LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE BIOTIC STRESS TRANSCRIPTOMICS METABOLOMICS LORE1 POLYAMINES
spellingShingle	LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE ESTRES BIOTICO TRANSCRIPTOMICA METABOLOMICA LORE1 POLIAMINAS LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE BIOTIC STRESS TRANSCRIPTOMICS METABOLOMICS LORE1 POLYAMINES 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
topic_facet	LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE ESTRES BIOTICO TRANSCRIPTOMICA METABOLOMICA LORE1 POLIAMINAS LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE BIOTIC STRESS TRANSCRIPTOMICS METABOLOMICS LORE1 POLYAMINES
description	Lotus japonicus es una legumbre modelo ampliamente utilizada para el estudio deprocesos importantes como la nodulación y la respuesta al estrés salino. Sinembargo, existen pocos estudios sobre la respuesta defensiva de esta especiecontra microorganismos patógenos. Comprender como se protege esta especiemodelo contra patógenos podría ayudar a desarrollar cultivares más tolerantes enespecies de Lotus de relevancia agronómica, así como también en otros géneros delegumbres. Para poder dilucidar los mecanismos de defensa más importantes en estaleguminosa, en este trabajo se exploraron las principales respuestas de dos ecotiposfenotípicamente contrastantes, Miyakojima MG-20 y Gifu B-129, a la inoculación conla bacteria Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Las respuestas de defensaactivadas en ambos ecotipos fueron considerablemente diferentes. Así, en Miyakojima MG-20 se observó una interacción compatible caracterizada por unarápida multiplicación de la bacteria, acompañada por un descenso en la eficienciadel fotosistema II, la aparición de clorosis, desecación y defoliación, así como unmoderado pero sostenido aumento en los niveles de especies reactivas del oxígeno (EROs). Estos fenómenos sólo fueron observados en los folíolos inoculados y noafectaron el desarrollo normal de la planta. Por su parte, en Gifu B-129 lainteracción fue incompatible, los síntomas fueron en general imperceptibles, labacteria fue incapaz de multiplicarse en los tejidos de la planta y existió un aumentonotable de las EROs durante las primeras horas luego de la inoculación con labacteria. A partir de estudios transcripcionales utilizando microarreglos de ADN, pudieronidentificarse alrededor de 3000 genes regulados diferencialmente frente a lainoculación con la bacteria en el ecotipo Miyakojima MG-20 y alrededor de 300genes en el ecotipo Gifu B-129. Además, se comparó la expresión génica basal deestas líneas, observándose diferencias en genes relacionados con estrés biótico yabiótico, metabolismo hormonal, estado redox y procesos fotosintéticos. Por otrolado se realizó un estudio del metaboloma, en el cual también se observó un comportamiento contrastante entre ambos ecotipos, detectándose un conjuntodiferente de metabolitos que se modifican frente a la inoculación con la bacteria. Integrando los resultados del transcriptoma y del metaboloma se pudieron identificarnumerosas vías metabólicas afectadas de manera diferencial en respuesta al ataquebacteriano, lo que permite explicar las diferencias de comportamiento observadasentre ambos ecotipos. Entre estas vías se destacan el sistema de antioxidantes (ascorbato y glutatión), el metabolismo del ácido γ-aminobutírico, la síntesis ydegradación de componentes de la pared celular, la síntesis y degradación lípidos yel metabolismo hormonal. Posteriormente, sobre la base del análisis transcriptómico se seleccionaron distintaslíneas mutantes insercionales del ecotipo Gifu B-129 para un conjunto de genes quepodrían jugar un rol importante en la defensa vegetal. La mayoría de tales líneasdemostró una tolerancia equivalente a la observada en la línea salvaje, sugiriendoque los genes mutados no son esenciales en la respuesta de defensa en estosecotipos. Sin embargo, una línea incapaz de expresar el gen de la enzima Poliamina Oxidasa I demostró una mayor tolerancia durante la patogénesis, lo que indicaríaque la expresión de este gen afecta negativamente la respuesta defensiva de laplanta. Este trabajo permitió describir de manera global las principales vías metabólicasreguladas en dos ecotipos de L. japonicus durante la respuesta a la bacteria P.syringae pv. tomato DC3000. Las diferencias entre las respuestas inducidas en elecotipo Gifu B-129 (interacción incompatible) con las observadas en el ecotipo Miyakojima MG-20 (interacción compatible) permitieron discernir cuales son losmecanismos de defensa más efectivos entre los presentadaos por los ecotiposevaluados. Estos resultados podrían ser extrapolados a otras especies deleguminosas de interés agronómico.
author2	Menéndez, Ana Bernardina
author_facet	Menéndez, Ana Bernardina Bordenave, César Daniel
format	Tesis doctoral Tesis doctoral publishedVersion
author	Bordenave, César Daniel
author_sort	Bordenave, César Daniel
title	Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus
title_short	Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus
title_full	Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus
title_fullStr	Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus
title_full_unstemmed	Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus
title_sort	estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena pseudomonas syringae en la leguminosa modelo lotus japonicus
publisher	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
publishDate	2015
url	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6057_Bordenave http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n6057_Bordenave_oai
work_keys_str_mv	AT bordenavecesardaniel estudiodelosmecanismosderespuestaalainfeccioncausadaporlabacteriafitopatogenapseudomonassyringaeenlaleguminosamodelolotusjaponicus AT bordenavecesardaniel studyoftheresponsestotheinfectioncausedbythephytopathogenicbacteriapseudomonassyringaeinthemodellegumelotusjaponicus
_version_	1766015901341057024
spelling	I28-R145-tesis_n6057_Bordenave_oai2023-04-26 Menéndez, Ana Bernardina Bordenave, César Daniel 2015-12-15 Lotus japonicus es una legumbre modelo ampliamente utilizada para el estudio deprocesos importantes como la nodulación y la respuesta al estrés salino. Sinembargo, existen pocos estudios sobre la respuesta defensiva de esta especiecontra microorganismos patógenos. Comprender como se protege esta especiemodelo contra patógenos podría ayudar a desarrollar cultivares más tolerantes enespecies de Lotus de relevancia agronómica, así como también en otros géneros delegumbres. Para poder dilucidar los mecanismos de defensa más importantes en estaleguminosa, en este trabajo se exploraron las principales respuestas de dos ecotiposfenotípicamente contrastantes, Miyakojima MG-20 y Gifu B-129, a la inoculación conla bacteria Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Las respuestas de defensaactivadas en ambos ecotipos fueron considerablemente diferentes. Así, en Miyakojima MG-20 se observó una interacción compatible caracterizada por unarápida multiplicación de la bacteria, acompañada por un descenso en la eficienciadel fotosistema II, la aparición de clorosis, desecación y defoliación, así como unmoderado pero sostenido aumento en los niveles de especies reactivas del oxígeno (EROs). Estos fenómenos sólo fueron observados en los folíolos inoculados y noafectaron el desarrollo normal de la planta. Por su parte, en Gifu B-129 lainteracción fue incompatible, los síntomas fueron en general imperceptibles, labacteria fue incapaz de multiplicarse en los tejidos de la planta y existió un aumentonotable de las EROs durante las primeras horas luego de la inoculación con labacteria. A partir de estudios transcripcionales utilizando microarreglos de ADN, pudieronidentificarse alrededor de 3000 genes regulados diferencialmente frente a lainoculación con la bacteria en el ecotipo Miyakojima MG-20 y alrededor de 300genes en el ecotipo Gifu B-129. Además, se comparó la expresión génica basal deestas líneas, observándose diferencias en genes relacionados con estrés biótico yabiótico, metabolismo hormonal, estado redox y procesos fotosintéticos. Por otrolado se realizó un estudio del metaboloma, en el cual también se observó un comportamiento contrastante entre ambos ecotipos, detectándose un conjuntodiferente de metabolitos que se modifican frente a la inoculación con la bacteria. Integrando los resultados del transcriptoma y del metaboloma se pudieron identificarnumerosas vías metabólicas afectadas de manera diferencial en respuesta al ataquebacteriano, lo que permite explicar las diferencias de comportamiento observadasentre ambos ecotipos. Entre estas vías se destacan el sistema de antioxidantes (ascorbato y glutatión), el metabolismo del ácido γ-aminobutírico, la síntesis ydegradación de componentes de la pared celular, la síntesis y degradación lípidos yel metabolismo hormonal. Posteriormente, sobre la base del análisis transcriptómico se seleccionaron distintaslíneas mutantes insercionales del ecotipo Gifu B-129 para un conjunto de genes quepodrían jugar un rol importante en la defensa vegetal. La mayoría de tales líneasdemostró una tolerancia equivalente a la observada en la línea salvaje, sugiriendoque los genes mutados no son esenciales en la respuesta de defensa en estosecotipos. Sin embargo, una línea incapaz de expresar el gen de la enzima Poliamina Oxidasa I demostró una mayor tolerancia durante la patogénesis, lo que indicaríaque la expresión de este gen afecta negativamente la respuesta defensiva de laplanta. Este trabajo permitió describir de manera global las principales vías metabólicasreguladas en dos ecotipos de L. japonicus durante la respuesta a la bacteria P.syringae pv. tomato DC3000. Las diferencias entre las respuestas inducidas en elecotipo Gifu B-129 (interacción incompatible) con las observadas en el ecotipo Miyakojima MG-20 (interacción compatible) permitieron discernir cuales son losmecanismos de defensa más efectivos entre los presentadaos por los ecotiposevaluados. Estos resultados podrían ser extrapolados a otras especies deleguminosas de interés agronómico. Lotus japonicus is a model legume widely used for the study of important processessuch as nodulation and response to salt stress. However, there are few worksfocusing on the defensive response of this species against pathogenicmicroorganisms. Understanding how this model species responds against plantpathogens 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 thiswork it was explored the main responses of two phenotypically contrasting L.japonicus ecotypes, Miyakojima MG-20 and Gifu B-129, to the inoculation with thebacterial species Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. The defensiveresponses activated in both ecotypes were considerably different. Thus, in Miyakojima MG-20 was observed a compatible interaction, characterized by a rapidmultiplication of the bacteria in infiltrated tissues, along with a decrease in theefficiency of the photosystem II, the appearance of chlorosis, desiccation anddefoliation, as well as a moderate but steady increase in the levels of reactive oxygenspecies (ROS). All these symptoms were observed only in the inoculated leaflets,and never affected the normal development of the plant. In contrast, the interactionwas incompatible in Gifu B-129 , where symptoms were rather imperceptible, thebacterium was unable to multiply in leaf tissues, and a critical increase in ROSaccumulation was observed during the first few hours after bacterial infiltration. Based on DNA microarrays, were identified about 3,000 differentially regulatedgenes, upon infiltration with the bacteria in Miyakojima MG-20, and about 300 genesof this type in Gifu B-129. Moreover, it was posible to compare the basal geneexpression between these lines, which showed differences in genes related to bioticand abiotic stresses, hormonal metabolism, redox state, and photosyntheticprocesses. A metabolomic study on these samples was also performed, revealingthat a different set of metabolites in each ecotype was modified in response to thebacteria. By integrating the transcriptomic and metabolomic data, several metabolicpathways affected differentially in response to bacterial attack were identified , whichhelps to explain the observed differences in behavior between both ecotypes. Among these pathways stand out those of the antioxidants system (ascorbate andglutathione), the γ-aminobutyric acid metabolism, the synthesis and degradation ofcell wall components, the synthesis and degradation of lipids, and hormonemetabolism. Finally, several insertional mutants of the Gifu B-129 ecotype were selected for a setof genes that could play an important role in plant defense. Most of them showed alevel of tolerance to the bacteria similar to that of the wild type, suggesting that thisgenes are not essentials in the defense response in these ecotypes. However, oneline defective in the Polyamine Oxidase I gene showed higher tolerance, indicatingthat 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 differencesbetween the responses triggered in the ecotype Gifu B-129 (incompatible interaction)and Miyakojima MG-20 (compatible interaction) let us to unravel the most effectivedefense mechanisms among those presented by the evaluated ecotypes. Theseresults could be extrapolated to other agronomical important legumes. Fil: Bordenave, César Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6057_Bordenave spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE ESTRES BIOTICO TRANSCRIPTOMICA METABOLOMICA LORE1 POLIAMINAS LOTUS JAPONICUS PSEUDOMONAS SYRINGAE BIOTIC STRESS TRANSCRIPTOMICS METABOLOMICS LORE1 POLYAMINES 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 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n6057_Bordenave_oai

Estudio de los mecanismos de respuesta a la infección causada por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae en la leguminosa modelo Lotus japonicus

Ejemplares similares