Rol de enzimas relacionadas a la patogénesis en cebolla y especies emparentadas, en respuestas de defensa a patógenos fúngicos

Abstract

El cultivo de cebolla (Allium cepa) está entre los tres principales cultivos hortícolas en Uruguay. Por las características climáticas del país, las enfermedades provocadas por hongos tienen alta incidencia. Entre las principales enfermedades están las causadas por Botrytis squamosa (manchas foliares) y Fusarium oxysporum (podredumbre basal). Si bien son escasas las fuentes de resistencia en la base genética del cultivo, existen especies emparentadas a la cebolla que son promisorias fuentes de resistencia para estas dos enfermedades. Tal es el caso de Allium fistulosum. Se denomina proteínas relacionadas a la patogénesis (PRs) a un grupo de proteínas que en plantas son inducidas por la presencia de patógenos. Varias peroxidasas (POX), β-1,3-glucanasas (GLU) y quitinasas (QUIT) han sido clasificadas como PRs. El rol de estas proteínas en los mecanismos de defensa parece ser limitado. Sin embargo, participan del arreglo de mecanismos que hacen a la defensa basal, así como en potenciar mecanismos de defensa en plantas en las que se ha inducido resistencia. En esta tesis indagamos acerca del rol de estas enzimas en A. cepa y A. fistulosum en respuestas de defensa frente a F. oxysporum y B. squamosa y en respuestas provocadas por el uso de quitosano comercial como inductor de resistencia. La hipótesis general en la que basamos nuestras preguntas de investigación es que las enzimas peroxidasas, β-1,3-glucanasas y quitinasas participan en las respuestas de defensa en estos patosistemas y las variaciones en sus niveles de actividad inciden en la eficiencia de estas respuestas. En ensayos de desafío en los que se enfrentaron plantas de A. cepa y A. fistulosum a cepas de F. oxysporum de virulencia contrastante, se observó que las actividades POX, GLU y QUIT aumentaron en ambas especies en respuesta al daño causado por el patógeno siendo la cepa más virulenta la que provocó los mayores aumentos. La actividad POX mostró cambios más tempranos que las de GLU y QUIT en ambas especies mostrando respuestas más acentuadas en A. fistulosum. En A. cepa, las actividades POX y GLU estarían involucradas además en respuestas eficientes en la contención del patógeno ante cepas de poca virulencia. En un trabajo previo, determinamos que ambas especies adquieren resistencia a F. oxysporum en las primeras etapas de desarrollo de las plántulas. En esta tesis observamos que esto podría vincularse a aumentos en las actividades POX y GLU en los primeros 7 días de desarrollo junto a la expresión de isoformas básicas de POX en las radículas. Una mayor velocidad de germinación y tasa de crecimiento y un aumento más rápido de las actividades POX y GLU, así como la presencia de isoperoxidasas específicas, podrían estar asociadas a una adquisición de resistencia más temprana por parte de A. fistulosum. Frente a B. squamosa, en A. cepa las tres actividades enzimáticas analizadas participaron en una respuesta de defensa ineficiente en la contención del patógeno. En A. fistulosum, que no desarrolló síntomas, las POX participaron en una respuesta de defensa temprana y eficiente, pudiendo estar involucradas isoformas básicas específicas. Por su parte, la aplicación de quitosano comercial redujo la susceptibilidad de A. cepa a B. squamosa. Los resultados muestran que las quitinasas podrían estar implicadas en los mecanismos efectores de este tipo de resistencia inducida.