Mecanismos de percepción y respuesta a factores del huésped y del ambiente en dickeya dadantii 3937 y pseudomonas syringae pv. Tomato dc3000
- Autores: Isabel Río
- Directores de la Tesis: Emilia López Solanilla (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Manuel Palacios Alberti (presid.), Lucia Jorda Miro (secret.), Marta Martín Basanta (voc.), Cayo Ramos Rodríguez (voc.), Matilde Barón Ayala (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
- español
Las bacterias fitopatógenas causan enormes pérdidas económicas a escala mundial afectando en las fases de cosecha y post-cosecha de distintos tipos de cultivos. A pesar de la gran variabilidad en los estilos patogénicos todas ellas comparten dos características: (1) Habitan fuera de la planta en forma saprofita o epifita sin causar enfermedad hasta que (2) son capaces de entrar por heridas o aperturas naturales al interior de la planta donde ponen en marcha mecanismos de resistencia a las condiciones hostiles del hospedador y mecanismos de virulencia que son los responsables de la aparición de síntomas. Cuando la población bacteriana es suficiente, y sus mecanismos son capaces de vencer las barreras defensivas de la planta e interferir con los procesos fisiológicos normales de la misma, entonces se produce la enfermedad. Dickeya dadantii 3937 (Dd3937) y Pseudomonas syringae pv tomato DC3000 (Pto) son dos bacterias fitopatógenas representativas de dos estilos patogénicos muy diferentes. Mientras que Dd3937 es un patógeno de amplio espectro de huésped capaz de macerar casi cualquier tejido vegetal, Pto sólo es capaz de infectar plantas de tomate y Arabidopsis. Asimismo, la importancia relativa de sus factores de virulencia es diferente, siendo las enzimas que digieren la pared vegetal el principal factor de virulencia en Dd3937 y el Sistema de Secreción Tipo III y la inyección de proteínas efectoras al interior de la célula vegetal en Pto. Sin embargo, comparten las características anteriormente citadas, y por tanto, se encuentran sometidas a condiciones ambientales similares durante las primeras etapas de la infección. El análisis de la influencia de estas condiciones sobre la patogénesis ofrece la posibilidad de obtener información de potencial interés para el diseño de estrategias de control de la infección.
En este trabajo se han abordado el estudio de la percepción de luz en Pto, el estudio del papel de proteínas quimiorreceptoras en la percepción de compuestos de origen vegetal en Dd3937 y en análisis de la respuesta a péptidos antimicrobianos en Dd3937. 1) El estudio de la percepción de luz y su influencia en la virulencia de Pto puso de manifiesto el efecto represor de la luz, en particular de su componente azul, en la motilidad y cómo esto repercute de forma directa en la entrada en el apoplasto y por tanto, en la aparición de síntomas. Sin embargo, la luz roja parece ejercer el efecto opuesto, promoviendo la motilidad y la virulencia. Además, el análisis fenotípico de un mutante en el único receptor de luz azul de Pto permitió concluir que la percepción de luz a través de dicho receptor es clave para el control de la motilidad, la adherencia a las hojas y la virulencia. 2) Una búsqueda bioinformática de proteínas aceptoras de metilo (MCPs) o quimiorreceptores en el genoma de Dd3937 permitió identificar un total de 47 MCPs que posteriormente fueron analizadas y agrupadas en base a su posible implicación en la percepción de moléculas de origen vegetal. Se seleccionó un subconjunto de MCPs que fueron mutadas para estudiar su papel en la percepción de diversas sustancias químicas así como en la entrada en la planta a través de heridas. 3) El estudio de la respuesta de Dd3937 a tioninas (péptido antimicrobiano vegetal) se abordó mediante un análisis transcriptómico. Este análisis permitió identificar una serie de genes regulados de forma diferencial en presencia de tioninas y que se agrupan, principalmente, en las funciones de remodelación de membrana, transporte y regulación transcripcional de la virulencia. Se seleccionaron cinco genes para ensayos posteriores y mutantes en dichos genes se analizaron respecto a su capacidad de infectar tres hospedadores naturales de Dd3937 así como respecto a su resistencia a péptidos antimicrobianos in vitro. De estos experimentos se dedujo que la remodelación de la membrana externa a través de la modificación de los lipopolisacáridos es clave para la resistencia a los péptidos.
- English
Abstract Plant-pathogenic bacteria cause a greater total loss of crop production worldwide in both harvest and post-harvest stages. Despite the high variability in the pathogenic lifestyles, all phytopathogenic bacteria share two features: (1) they live outside the plant as saprophytes or epiphytes without causing disease until (2) they are able to enter the plant through wounds or natural openings. Once inside, they activate resistance mechanisms to the hostile conditions in the host, and virulence mechanisms which are the responsible for appearance of symptoms. Plant disease occurs when the bacterial population is big enough, and its mechanisms are able to overcome plant defence barriers and interfere with plant physiological processes. Dickeya dadantii 3937 and Pseudomonas syringae pv tomato DC3000 are two model phytopathogenic bacteria showing different pathogenic behaviours. Whereas D. dadantii 3937 (Dd3937) is a widehost range pathogen able to macerate most plant tissues, P. syringae pv tomato DC3000 (Pto) only infects tomato and Arabidopsis plants. Moreover, the relative importance of their virulence factors is different, being plant cell wall degrading enzymes the most relevant virulence factor for Dd3937 and the Type III Secretion System and the translocation of Type III effectors into the plant cell for Pto. However, they share the features cited above and, therefore, they are subjected to the same environmental factors during the first stages of the plant-pathogen interaction. The analysis of the influence of these conditions on the pathogenesis offers the possibility to obtain information of potential interest for the design of control strategies for infection.
This work focuses on the study of the light perception in Pto, the study of the role of chemoreceptors in the perception of plant compounds in Dd3937 and the analysis of the response to plant antimicrobial peptides in Dd3937. 1) The study of light perception in P. syringae pv tomato DC3000 and its influence on the virulence revealed the repressive effect of light (especially the blue component) on motility. This, in turn, showed a relevant influence on the entry to the plant apoplast, and therefore, on the appearance of symptoms. However, the red light seemed exert the opposing effect, promoting motility and virulence. Moreover, the phenotypic analyses of a mutant in the only blue-light receptor of Pto allowed us to conclude that light perception through this photoreceptor is key for the control of motility, plant adherence and virulence. 2) A bioinformatics search for chemoreceptors or Methyl accepting Chemotaxis Proteins (MCPs) in the Dd3937 genome allowed us to identity 47 MCPs, which were subsequently analyzed and clustered based on the putative involvement in the perception of plant molecules. A subset of these proteins was selected, and individual mutants in these proteins were obtained to unveil their roles in the perception of several chemicals substances, as well as in the entry to the plant apoplast through wounds. 3) The study of the response of Dd3937 to thionins (plant antimicrobial peptide) was addressed by transcriptomic analyses. This approach allowed us to identify a set of genes differentially regulated by this peptide. These genes are involved, mainly, in membrane remodelling, transport and transcriptional regulation of the virulence. Five of these genes were selected and mutants were generated for further virulence and susceptibility analyses. From these experiments, membrane remodelling through lipopolysaccharide modification arose as the key component of bacterial resistance against plant antimicrobial peptides.
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