Respuesta de Arabidopsis frente al elicitor BAR11
Los patrones moleculares asociados a microorganismos son moléculas como proteínas, lipopolisacáridos y polisacáridos, las cuales al ser reconocidas por las plantas, ocasionan cambios transcripcionales que activan el sistema inmune y modifican el metabolismo. De este modo, comienza la defensa contra un posible patógeno o también puede atraer a microorganismos benéficos para la planta, mediante la liberación de exudados radiculares.
En este trabajo, se evaluaron cambios transcripcionales en Arabidopsis thaliana ocasionados la proteína BAR11, un patrón molecular elicitor de la respuesta inmune proveniente de Saccharothrix yanglingensis . Para ello, se transformaron plantas Col-0 con BAR1, eligiendo una línea que expresara la proteína manera constitutiva, las cuales fueron comparadas con plantas WT.
Las plantas transformadas (BAR11-Trans) crecieorn menos respecto a WT, a pesar de que tuvieron raíces más largas y con un número mayor de raíces laterales. Para evaluar la respuesta inmune, las hojas fueron infectadas con Pseudomonas syringae pv. tomato. Esta infección fue menos severa en BAR11-Trans y se recuperó un menor número de UFC a partir de estas muestras, lo cual indica que la expresión constitutiva del elicitor permite una mejor respuesta inmune.
A través del análisis del transcriptoma de ambas plantas se identificaron 1047 genes sobreexpresados en las plantas transformadas, los cuales se encuentran en las categorías de interacción planta-patógeno, señalización por cinasas MAP, transducción de señales vía hormonas y algunos genes de defensa. Debido a que la respuesta inmune comienza con un incremento en la concentración de las especies reactivas de oxígeno, se evaluó la sobreexpresión de algunos genes mediante qPCR, mostrando la sobreexpresión de catalasas (CAT1 y CAT3), genes de la vía del jasmonato (LOX2 y PDF1.2) y genes asociados con metabolitos como flavonoides (CHIL), metabolismo de nitrógeno y carbono (NIT4), terpenoides (AACT), escopoletina (F6’H1) y sideróforos (FER3) que influyen en el reclutamiento del microbioma .
Mediante un experimento de transplante para evaluar el efecto del suelo en la resistencia a infección. Plantas WT y BAR11-Trans crecieron en suelos durante cuatro semanas, las cuales posteriormente fueron retiradas y se colocaron nuevas plantulas WT que fueron infectadas con Pseudomonas syringae pv. tomato. Aquellas en el suelo dónde previamente había crecido BAR11-Trans tuvieron una infección menos severa, indicando la influencia de los cambios transcripcionales por efecto del elicitor en el reclutamiento de microbiota benéfica para la planta. Este reclutamiento fue asociado con la liberación de flavonoides como kaempferitrina, el cual fue más abundante en BAR11-Trans, lo cual ocasionó una mayor abundancia de Halobacterota, Verrucomicrobiota, Acidobacteriota y Bdellovibrionota.
Además de la presencia de flavonoides, las comunidades de las raíces se diferenciaron por características del suelo, como la cantidad de fósforo disponible, materia orgánica y nitrógeno en forma de amonio; las cuales también podrían haber sido influenciadas por el microbioma favorecido por cada genotipo.
Wang, R., Wang, Y., He, D., Shi, T., Zhang, Y., Liu, S., Yan, X., & Huang, L. (2024). Responses of plant immune system and rhizosphere soil microbiome to the elicitor BAR11 in Arabidopsis thaliana. Science of The Total Environment, 914, 169920. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.169920
