Respuesta molecular del tomate a diferentes microbiomas
Los microorganismos presentes en la rizósfera interactúan con la planta de forma negativa y/o positiva, por ejemplo compitiendo por nutrientes con la planta, generando enfermedad, favoreciendo el crecimiento a través de la producción de hormonas, haciendo disponibles algunos nutrientes para la planta, ect. Si embargo, resulta interesante conocer las respuestas por parte de la planta a diferentes microbiomas.
En este trabajo de 2017 Chialva y colaboradores estudian las respuestas de dos variedades de Solanum lycopersicum (tomate) en dos microbiomas diferentes y un control con suelo estéril. A través del transcriptoma y proteoma de la planta, los autores lograron saber los genes diferencialmente expresados entre las tres condiciones.
De forma interesante, al hacer un análisis de PCA con las secuencias obtenidas por RNA-seq, las muestras se agrupan de acuerdo al tratamiento (diferentes microbiomas y control) sin importar el genotipo. Esto sugiere que la planta tiene respuestas similares cuando interactúa con microbiomas parecidos.
Dentro de los genes diferencialmente expresados en los dos microbiomas contra el control se encontraron enriquecidas secuencias relacionadas con respuesta al estrés oxidativo, transporte de nutrientes, actividad peroxidasa, actividad transportadora transmembrana de iones metálicos y transporte transmembrana. Para complementar la parte del transcriptoma los autores realizaron un ensayo de proteómica. Entre las proteínas sobrerepresentadas únicamente en los tratamientos con microbioma se encontraron enzimas implicadas en la síntesis de fenilpropanoides y lignina.
Para confirmar que el aumento en la síntesis de fenilpropanoides y lignina se debe a la ausencia de microorganismos, los autores pusieron a crecer las plantas en los mismos suelos, está vez desinfectados. Como se esperaba, la síntesis de fenilpropanoides y lignina fue menor comparado con el primer tratamiento de suelo no desinfectado. En la discusión se propone que la producción de lignina y fenilpropanoides es requerida para la protección de la planta en presencia de patógenos ya que en otros trabajos se demostró la presencia de patógenos en los suelos utilizados para este trabajo.
Por último los autores cierran con un modelo de la respuesta del tomate al microbioma. En este modelo las células de la planta censan la presencia de los microorgnaismos a través de flagelina o quitina, lo que provoca el ingreso de calcio al citosol e induce la expresión del calmodulina y proteínas cinasas. Estas cinasas activan factores de transcripción que favorecen la expresión de enzimas involucradas en el metabolismo de lignina y fenilpropanoides. Es importante mencionar que los autores no cuentan con ningún experimento que pruebe este modelo, únicamente se basan en sus resultados de transcriptómica y los genes que se encuentran sobrerepresentados en los suelos con microorganismos en donde suponen existe un patógeno que activa esta respuesta por parte de la planta.
Referencia
Chialva, M., Salvioli di Fossalunga, A., Daghino, S., Ghignone, S., Bagnaresi, P., Chiapello, M., … & Bonfante, P. (2018). Native soils with their microbiotas elicit a state of alert in tomato plants. New Phytologist.
