Análisis funcional del gen Ep5C y su implicación en los mecanismos de defensa en plantas

Abstract

La mancha bacteriana causada por el patógeno Pseudomonas syringae pv. tomato (P. s. tomato) es una de las enfermedades más devastadoras del cultivo del tomate. En este trabajo se demuestra que la sola inhibición de la expresión del gen Ep5C, que codifica una peroxidasa catiónica extracelular, es suficiente para conferir una marcada resistencia a P.s. tomato. Esta inhibición encontrada en las plantas de tomate produce una resistencia que no requiere la activación de las rutas de defensa descritas hasta ahora, controladas por el ácido salicílico y el ácido jasmónico. Así, la inhibición de este gen constituye una nueva herramienta genética para obtener plantas transgénicas resistentes a esta enfermedad. La temprana inducción del gen Ep5C está mediada por el H2O2, una especie reactiva de oxígeno generada durante el curso de u interacciones planta-patógeno. Los mecanismos que controlan la resistencia de las plantas a patógenos necrotrofos constituye uno de los aspectos menos estudiados en la actualidad. La búsqueda de nuevos componentes genéticos que participan en la cascada de señalización de las plantas frente a patógenos constituye uno de los retos de la biología molecular moderna. En este trabajo llevamos a cabo un escrutinio, utilizando plantas transgénicas de Arabidopsis thaliana portadoras del gen de la β-glucoronidasa (GUS) como gen marcador bajo el control del promotor del gen Ep5C, en busca de mutantes alterados en la expresión de dicho gen. En el presente trabajo presentamos la identificación y caracterización de uno de los mutantes, en concreto el mutante ocp3 (overexpressor of cationic peroxidase 3), el cual presenta expresión constitutiva del gen GUS. Las plantas ocp3 muestran una elevada acumulación de H2O2, y se caracterizan por presentar expresión constitutiva de GST1 y PDF1.2,

dos genes marcadores de la respuesta defensiva, pero sin embargo no muestra expresión de PR-1, un gen marcador dependiente de la ruta del ácido salicílico (SA). La característica más sobresaliente de las plantas ocp3 es sin duda su marcada resistencia a patógenos necrotrofos (Botrytis cinerea y Plectosphaerella cucumerina). Sin embargo la resistencia a patógenos biotrofos (Hyaloperonospora parasitica y Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000) permanece inalterable en comparación con las plantas controles. La expresión de PR-1 en las plantas ocp3 tras la infección con Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 demuestra que efectivamente ocp3 no tiene afectada la ruta del SA. Los estudios de epistasia realizados con diferentes dobles mutantes entre ocp3 y pad4, nahG, npr1, ein2 jin1 o coi1 revelaron que la resistencia mostrada por ocp3 a patógenos necrotrofos es totalmente dependiente de la percepción del ácido jasmónico (JA) a través de COI1 e independiente de SA o etileno (ET) El gen OCP3 codifica un factor de transcripción del tipo homebox que se expresa de manera constitutiva en plantas sanas pero que se reprime en respuesta a la infección por patógenos necrotrofos. Los resultados obtenidos en este trabajo sugieren que OCP3 constituye un factor importante en la ruta dependiente de COI1 que media la resistencia a hongos necrotrofos.