El factor de transcripción RIN controla el reclutamiento del microbioma mediante la modulación del perfil de exudados favoreciendo la resistencia contra Ralstonia solanacearum
Microorganismos que interactúan con las plantas pueden favorecer la resistencia del hospedero contra patógenos, compitiendo directamente con ellos o liberando compuestos antimicrobianos que, en conjunto, dificultan la infección del hospedero. En las raíces, la liberación de exudados favorece el reclutamiento de microorganismos que benefician la salud de la planta, sin embargo; los genes y mecanismos de la planta responsables de regular la composición del microbioma son aún poco conocidos.
En este trabajo se evaluaron los cambios en la composición de rizósfera del tomate mediados por el regulador transcripcional RIN en presencia del patógeno Ralstonia solanacearum. RIN participa en la producción de etileno, la vía de señalización de esta hormona está involucrada en la modulación del microbioma mediante la liberación de exudados radiculares, por lo cual también se estudió el perfil de exudados en ambas condiciones.
Utilizando un genotipo silvestre y uno mutante (rin) de la variedad Micro Tom, se observó que al crecer las plantas en suelos estériles, evaluando así únicamente la contribución del genotipo de la planta, las mutantes rin fueron más sensible a la infección respecto al genotipo silvestre, lo cual también fue acompañado por diferencias en la densidad de R. solanacearum en las raíces de las plantas. En cambio, cuando las plantas crecieron en el mismo suelo con su microbita nativa, las plantas WT mostraron una reducción aún mayor en la severidad de la infección, indicando la contribución de los microorganismos a la resistencia contra la infección.
Las comunidades de la rizósfera son diferentes entre ambos genotipos, particularmente Actinobacteria fue significativamente más abundante en plantas WT, y su abundancia mostró una correlación negativa con la abundancia de R. solanacearum. Es posible que miembros de este phyla sean capaces de inhibir el crecimiento del patógeno, reduciendo así la severidad de la infección. Esta noción es sportada por el enriquecimiento de vías metabólicas de comuestos antimicrobianos. Redes de co-ocurrencia mostraron una mayor conectividad en el microbioma de plantas WT, además se identificaron 13 géneros que podrían ser clave en la inhibición de la infección, de los cuales 9 pertenecen a Actinobacteria.
Los exudados de WT y rin fueron obtenidos utilizando un sistema hidropónico estéril y analizados mediante espectrometría de masas. Las plantas mutantes poseen una menor capacidad de exudación respecto a las WT, sin embargo los ácidos orgánicos y aminoácidos fueron más abundantes en rin. Para evaluar la capacidad de los exudados de modular la composición del microbioma de raíz, el mismo suelo utilizado para crecer las plantas de tomate fue tratado con los exudados obtenidos de cada genotipo, ocasionando la diferenciación de las comunidades según el origen de los exudados. De manera más específica, se evaluó el papel algunos compuestos consistentemente enriquecidos en WT. En un experimento con plantas infectadas con R. solanacearum, la presencia de riboflavina y 3-hidroxiflavona resultó en una reducción de la severidad de la infección respecto a un control tratado con agua. Debido a que ninguno de los dos compuestos presenta actividad antimicrobiana, el efecto podría ser indirecto. La posibilidad de que la resistencia ante la infección se deba a cambios en el microbioma fue evaluado mediante la aplicación de ambos compuestos en el suelo, lo cual ocasionó la divergencia de cada uno de los tratamientos, incrementando la abundancia de Actinobacteria.
Para evaluar la posible actividad antagonista de mienbros de Actinobacteria en el crecimiento de R. solanacearum, se aislaron 143 cepas pertencientes al phylum. Se obtuvieron 48 cepas de Streptomyces que inhibieron el crecimiento del patógeno en placa, de las cuales 45 redujeron la severidad de la infección en plantas rin.
El efecto de la riboflavina y 3-hidroxiflavona en la resistencia de la planta podría deberse no solo al reclutamiento de microorganismos que inhiben el crecimiento de R. solanacearum, sino también a su uso como precursores de compuestos antimicrobianos por parte de miembros de Actinobacteria.
Referencias
Yang, K., Fu, R., Feng, H., Jiang, G., Finkel, O., Sun, T., Liu, M., Huang, B., Li, S., Wang, X., Yang, T., Wang, Y., Wang, S., Xu, Y., Shen, Q., Friman, V.-P., Jousset, A., & Wei, Z. (2023). RIN enhances plant disease resistance via root exudate-mediated assembly of disease-suppressive rhizosphere microbiota. Molecular Plant, 16(9), 1379–1395. https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.08.004
