Participación de los tranportadores de poliaminas AtPUT en la interacción Arabidopsis-Pseudomonas

Abstract

En la naturaleza, las interacciones entre plantas y patógenos son muy recurrentes, por ende, las plantas han generado sofisticados mecanismos de defensa, que se activan tras el reconocimiento del patógeno e inducen la producción de una gran variedad de proteínas y metabolitos. Dentro de estos últimos se encuentran las poliaminas (PAs), que son compuestos alifáticos policatiónicos presentes en todos los organismos vivos. Las PAs participan en procesos importantes como la proliferación, el desarrollo y el crecimiento celular. Además, durante la interacción planta-patógeno las PAs contribuyen a la defensa al favorecer la biosíntesis de fitohormonas como el ácido jasmónico, estimular la expresión de genes como AtNHL10 que induce la respuesta hipersensible (HR) y, tras conjugarse con ácidos hidroxicinámicos, generar compuestos antimicrobianos. Adicional a lo anterior, al catabolizarse generan peróxido de hidrógeno, un componente esencial en el desarrollo de la respuesta inmune. En general, los niveles de PAs incrementan en el sitio de infección, al favorecerse su biosíntesis; sin embargo, se desconoce aún como contribuye el transporte de PAs a esta acumulación y en general a la respuesta de defensa de la planta. Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo es evaluar la participación de los transportadores de PAs de la familia AtPUT en A. thaliana en respuesta al estrés biótico inducido por Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (Pst). Para cumplir con este objetivo, se caracterizaron líneas mutantes insercionales de T-DNA de los cinco genes AtPUT de Arabidopsis. Tras el desafío con Pst, las líneas mutantes mostraron un fenotipo de resistencia al patógeno en comparación al ecotipo silvestre. Además, las líneas mutantes presentaron un incremento en la producción del anión radical superóxido (O2•-) y cambios en la expresión del gen PR-1, un marcador importante de la vía del ácido salicílico. De manera interesante, la línea mutante Atput2-1, presentó un abatimiento de la respuesta sistémica adquirida, cuando se reinoculó en hojas distales con Pst. En conjunto, los resultados obtenidos indican que el transporte de PAs es determinante en el desenlace de la interacción Arabidopsis-Pst.

The interactions between plants and pathogens are very recurrent in nature, therefore, plants have generated defense mechanisms, which are activated after recognition of the pathogen and induce the production of multiple proteins and metabolites, such as polyamines (PAs). PAs are polycationic aliphatic compounds present in all living organisms. PAs participate in important processes such as cell proliferation, plant growth and development. Furthermore, during plant-pathogen interactions, PAs contribute to defense through stimulation of phytohormone biosynthesis (i.e. jasmonic acid), regulation of gene expression (i.e., AtNHL10 that induces the hypersensitive response) and, by conjugation with hydroxycinnamic acids, acting as antimicrobial compounds. Also, when catabolized they generate hydrogen peroxide, an essential signaling molecule for defense responses. In general, PAs levels increase at the site of infection by de novo síntesis; however, it is still unknown how PA transport contributes to this accumulation and, in general, to the defense response of the plant. In this sense, the objective of the present work is to evaluate the participation of the Arabidopsis thaliana AtPUT family of PA transporters of in response to the biotic stress induced by Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (Pst). We characterized insertional T-DNA mutant lines of the five Arabidopsis AtPUT genes. In response to Pst inoculation, all the mutant lines showed a pathogen resistance phenotype compared to the wild ecotype. Furthermore, the mutant lines showed an increase in the production of the superoxide anion radical (O2•-) and changes in the expression of the PR-1 gene, an important marker of the salicylic acid pathway. Interestingly, the mutant line Atput2-1 was unable to induce SAR when it was re-inoculated in distal leaves with Pst. Taken together, the results obtained indicate that the transport of PAs is decisive in the outcome of the Arabidopsis-Pst interaction.