Role of MYC TFs in photomorphogenesis and stomatal defense

• Autores: Andrés Ortigosa Urbieta
• Directores de la Tesis: Roberto Solano Tavira (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2019
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 79
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    Los jasmonatos (JAs) son hormonas vegetales con un papel en la defensa, el desarrollo y la reproducción de las plantas. La activación de defensas por JAs lleva asociada la inhibición del crecimiento. En este trabajo, estudiamos la relación entre la regulación por JAs del crecimiento y la defensa a través del estudio de los factores de transcripción (FTs) MYC. Descubrimos que los MYC son necesarios para la correcta expresión de genes regulados por luz roja, incluido el gen regulador HY5. Además, MYC2 y MYC3 comparten muchos genes diana con las proteínas PIFs, y tienen un efecto opuesto sobre la expresión de estos genes. Nuestros datos demuestran que los FTs MYC actúan como factores fotomorfogénicos, regulando respuestas de los fitocromos a través de la regulación de genes diana de los PIFs y activando la expresión de HY5. Estos datos ayudan a entender la relación entre el crecimiento y la defensa, ya que los mismos FTs que activan respuestas defensivas son también reguladores fotomorfogénicos.

    Los estomas constituyen una barrera principal en la defensa vegetal ya que son puertas de entradas de bacterias. Pseudomonas syringae pv.tomato (Pto) DC3000 es capaz de abrir los estomas mediante la producción de coronatina (COR; mimetico de JA-Ile), lo que favorece la infección causando la enfermedad conocida como mancha negra en tomate. En trabajos previos del laboratorio en la especie modelo Arabidopsis thaliana, se descubrió que las proteínas MYC son necesarias para la reapertura estomática por COR. Además, esta apertura podía ser regulada de manera específica en estomas a través de un represor de la función MYC en el estoma, la proteína JAZ2. En este trabajo, identificamos el ortólogo de JAZ2, confirmamos la conservación del mecanismo en una especie de interés agronómico, el tomate (Solanum lycopersicum), y desarrollamos una herramienta biotecnológica para prevenir la infección mediante el bloqueo de la función MYC en el estoma a través de la edición genética del represor SlJAZ2. La versión editada de SlJAZ2 se comporta como un represor constitutivo de los MYC en el estoma y evita la apertura del estoma por COR haciendo a la planta más resistente a la mancha negra causada por el patógeno Pto DC3000. Como este efecto es específico del estoma no afecta a la función MYC en otras partes de la planta, como es por ejemplo la resistencia a patógenos necrotrofos.

  • English

    Jasmonates (JAs) are plant hormones involved in defense, development and reproduction. Activation of defences by JA is typically accompanied by the inhibition of growth. In this work, we addressed the trade-off between growth and defense through the study of MYC transcription factors (TFs), which are the main activators of JAs responses. We discovered that MYCs are required for full expression of red light regulated genes including the master regulator HY5. Moreover, MYC2 and MYC3 share a high number of direct targets with PIFs, and have an opposite effect on gene expression of these targets. Our results pinpoint MYCs as photomorphogenic TFs that regulate phytochrome responses by regulating PIFs targets and activating HY5 expression. This has important implications to understand the trade-off between growth and defence, since the same TFs that activate defence responses are photomorphogenic growth regulators.

    Stomata are entry ports for pathogens in plants and therefore constitute a main barrier in plant defense. Pseudomonas syringae pv. tomato (Pto) DC3000 is able to open stomata through the synthesis of coronatine (COR), a mimic of JA-Ile. This pathogen is the causing agent of the black speck disease in tomato. In previous works of our laboratory in the model specie Arabidopsis thaliana, it was discovered that MYC proteins were necessary for stomata reopening mediated by COR. In addition, this aperture could be regulated through a repressor of MYC function in the stomata, the JAZ2 protein. In this work, we confirmed the conservation of this mechanism in a crop, tomato (Solanum lycopersicum), and developed a biotechnological tool by blocking MYC function in the stomata through the CRISPR/Cas-mediated modification of SlJAZ2 repressor. The edited version of SlJAZ2 behaves as a constitutive repressor of MYC specifically at the stomata guard cells and avoids the aperture of stomata by COR, therefore increasing resistance of tomato plants to the black speck disease caused by the pathogen Pto DC3000. Since the MYC repression by SlJAZ2 occurs specifically at stomata, MYC-dependent function in other tissues remain unaffected, such as the MYC-dependent resistance to necrotrophic pathogens.