Contribución del gen PUT2 a la respuesta de defensa de Arabidopsis bajo interacción con Pseudomonas

Abstract

Las plantas interactúan constantemente con microorganismos, lo que ha impulsado la evolución de sistemas de defensa inducibles y finamente regulados. Entre los mediadores clave de estos sistemas se encuentran las poliaminas, cuyo metabolismo se regula en respuesta a patógenos con diferentes estilos de vida. A pesar de su importancia, el papel del transporte de poliaminas en la defensa e inmunidad, no se ha explorado. En este trabajo se estudió la familia génica PUT/LAT de Arabidopsis thaliana, que codifica transportadores de captación de poliaminas. La caracterización de líneas mutantes put, mostró que los genes PUT2 y PUT5 son necesarios para la resistencia a Botrytis cinerea. Mientras que, en interacción con Pseudomonas syringae, las líneas mutantes put2-1, put4-1 y put5-1, mostraron un fenotipo de pérdida de la resistencia sistémica adquirida (SAR), manteniendo la resistencia basal. La sobreexpresión de PUT2 generó resistencia contra ambos patógenos. Dada su importancia, se analizó el transcriptoma de la mutante put2-1 bajo condiciones de SAR, encontrando que la expresión de genes implicados en la biosíntesis y señalización de los ácidos salicílico y pipecólico está alterada. Nuestro estudio determinó que PUT2 es necesario para transportar putrescina a tejidos distales bajo SAR, así como para modular los niveles de especies reactivas del oxígeno, ácido salicílico y otros compuestos fenólicos. Además, influye en la respuesta inmune a nivel de los estomas. Estos hallazgos demuestran que el transporte de poliaminas es un eje central en el proceso de defensa local y sistémica en Arabidopsis.

Plants constantly interact with a wide range of microorganisms, a relationship that has driven the evolution of inducible and finely regulated defense systems. Polyamines, which play a pivotal role in these systems, are subject to regulation in response to pathogens exhibiting different lifestyles. Despite their importance, the role of polyamine transport in defense and immunity remains to be elucidated. The present study investigated the PUT/LAT gene family in Arabidopsis thaliana, which encodes polyamine uptake transporters. Characterization of put mutant lines showed that the PUT2 and PUT5 genes are necessary for resistance to Botrytis cinerea. However, during interaction with Pseudomonas syringae, the put2-1, put4-1 and put5-1 mutant lines exhibited loss of systemic acquired resistance (SAR), while maintaining the basal resistance. Overexpression of PUT2 generated resistance against both pathogens. Given the significance of the put2-1 mutant phenotype, the transcriptome was analyzed under SAR conditions. The results obtained indicated that the expression of genes involved in the biosynthesis and signaling of salicylic and pipecolic acids is altered. Our study determined that PUT2 is essential for putrescine transport to distal tissues under SAR, as well as to modulate the levels of reactive oxygen species, salicylic acid, and other phenolic compounds. Additionally, we demonstrated that PUT2 influences the immune response at the stomatal level. These findings showed that polyamine transport is a central component in the local and systemic defense process in Arabidopsis.