Bases metabolómicas de las interacciones compatibles e incompatibles en el patosistema Solanum-Clavibacter

Abstract

El estudio de las interacciones planta-patógeno permite entender los mecanismos subyacentes a la susceptibilidad y resistencia frente a enfermedades de importancia agrícola. En este trabajo de tesis se investigó la interacción tanto de Solanum lycopersicum como de S. arcanum frente al patógeno vascular Clavibacter michiganensis, utilizando un enfoque multidisciplinario basado en metabolómica, ensayos morfofisiológicos y control biológico. La investigación se estructuró en tres aproximaciones experimentales: i) aplicación de un té aeróbico de composta (TAC) como estrategia de control biológico en S. lycopersicum, ii) evaluación del impacto de la infección en la conductividad hidráulica de S. lycopersicum y S. arcanum, y iii) análisis comparativo del perfil metabolómico foliar en contextos de control biológico, susceptibilidad, y resistencia. Los resultados revelaron que S. lycopersicum responde a la infección con una acumulación tardía de azúcares, ácidos grasos y compuestos asociados al estrés oxidativo, mientras que el tratamiento con el TAC favoreció la acumulación de metabolitos compatibles con una respuesta tipo resistencia sistémica inducida (ISR). En contraste, S. arcanum mostró una reprogramación metabólica temprana, caracterizada por la acumulación de compuestos antimicrobianos y antioxidantes. Pese a que existió una reducción en la conductividad hidráulica, no manifestó síntomas visibles, lo que sugiere un mecanismo de resistencia parcial. En conjunto, los hallazgos demuestran que las respuestas metabolómicas difieren entre especies y tratamientos, influyendo directamente en la viabilidad del patógeno. Este estudio contribuye al entendimiento de los mecanismos metabólicos implicados en la defensa vegetal y sienta bases para estrategias sostenibles de manejo y mejoramiento genético del jitomate.

Understanding plant-pathogen interactions offers valuable insights into the molecular and physiological basis of resistance and susceptibility to major crop diseases. In this thesis work, the interaction of both Solanum lycopersicum and S. arcanum against the vascular pathogen Clavibacter michiganensis was studied, using a multidisciplinary approach based on metabolomics, morphophysiological assays, and biological control. The research was structured into three experimental approaches: (i) application of aerated compost tea (ACT) as a biological control strategy in S. lycopersicum, (ii) evaluation of the impact of infection on hydraulic conductivity in both S. lycopersicum and S. arcanum, and (iii) comparative analysis of the foliar metabolomic profile under biologically induced interaction, susceptible, and resistant contexts. Results revealed that S. lycopersicum responded to infection with a delayed accumulation of sugars, fatty acids, and oxidative stress-related compounds, whereas ACT treatment promoted the expression of defensive metabolites compatible with the activation of induced systemic resistance (ISR). In contrast, S. arcanum displayed early metabolic reprogramming, characterized by the accumulation of antimicrobial and antioxidant compounds. Despite a reduction in hydraulic conductivity, no visible symptoms were observed, suggesting a partial resistance mechanism. Overall, the findings demonstrate that metabolomic responses vary across species and treatments, directly influencing pathogen fitness. This study enhances the understanding of the metabolic mechanisms underlying plant defense and provides a foundation for sustainable management strategies and breeding programs aimed at improving tomato resilience.