La investigación de nuestro grupo se centra en el estudio de los mecanismos implicados en la resistencia de las plantas a agentes bióticos (viroides, virus, bacterias, hongos) empleando abordajes bioquímicos, moleculares y metabolómicos, con el objetivo de conocer la función de genes, proteínas y metabolitos implicados en la respuesta de la planta al ataque por distintos patógenos.
En la actualidad, estamos explorando la implicación, tanto en la comunicación intra como inter planta, de tres grupos de moléculas señal que participan en la respuesta del tomate contra las bacterias: (1) el ácido salicílico y su éster metílico, (2) monoterpenoides y ( 3) ésteres de volátiles de hojas verdes.
1.– Hemos llevado a cabo un análisis metabólico mediante cromatografía de gases y espectrometría de masas en la respuesta defensiva de plantas de tomate ‘Rio Grande’ Pto infectadas con dos cepas de la bacteria patógena Pseudomonas syringæ pv. tomato DC3000. Una de ellas es portadora del gen AvrPto y como consecuencia la planta es resistente a la infección (interacción incompatible), mientras que la otra que no contiene dicho gen, da lugar a una interacción compatible con fuertes síntomas en las hojas infectadas. La comparación de los perfiles metabolómicos de hojas infectadas con uno u otro tipo de bacterias reveló diferencias muy significativas entre los compuestos volátiles (VOCs) asociados a cada tipo de infección. En concreto, en la interacción incompatible, las hojas emitían ésteres del (Z)-3-hexenol, tales como acetato de (Z)-3-hexenilo y butanoato de (Z)-3-hexenilo, así como monoterpenos hidroxilados, como α-terpineol, 4-terpineol y linalool. En cambio, en la interacción compatible, con fuertes síntomas de la enfermedad bacteriana, se observó la emisión de salicilato de metilo y monoterpenos como el limoneno y el α-pineno (López-Gresa et al. 2017).
Además, hemos encontrado que algunos de estos VOCs muestran actividad antibiótica in vitro contra Pseudomonas y que el tratamiento exógeno de las plantas de tomate con estos compuestos provocaron la inducción de genes defensivos y el cierre de estomas en hojas de tomate, así como un aumento muy significativo de la resistencia de dichas plantas a la infección por Pseudomonas (López-Gresa et al. 2018). Estos resultados sugieren que estos VOCs podrían tener un doble papel en plantas de tomate: como moléculas protectoras y como inductores de defensa. Además, debido a su naturaleza química, también podrían desempeñar una función biológica en la comunicación entre plantas a través de la atmósfera. Hemos presentado una patente (PCT / ES2018 / 070) sobre el uso y el método de aplicación del butanoato de (Z)-3-hexenilo (HB) como un metabolito inductor del cierre de estomas para proteger las plantas contra el ataque de patógenos en general y sequía. Además de este papel biológico, nuestros últimos resultados (Payá et al. 2020) muestran que la aplicación exógena de HB en vid (Vitis vinifera) acelera la maduración.
2.- Hemos demostrado la inducción de la expresión de diferentes factores de traducción y proteínas ribosómicas como consecuencia de la infección por Citrus Exocortis Viroid (CEVd) en plantas de tomate. Este resultado indica que un patógeno no codificante causa cambios en la maquinaria transcripcional. En particular, se identificaron los factores de alargamiento 1 y 2 (eEF1A y eEF2) y el factor de iniciación de la traducción 5-alfa (eIF5A). Así mismo, se demostró una interacción reproducible entre eEF1A y el CEVd (Lisón et al. 2013).
Más recientemente hemos demostrado que el CEVd produce estrés ribosomal en plantas de tomate (Cottilli et al. 2019). Nuestros últimos resultados (Vazquez et al. 2020) empleando mutantes de tomate Never ripe (Nr) insensibles a etileno sugieren un papel importante de esta fitohormona en el estrés ribosomal causado por la infección viroidal.
3.- Hemos demostrado el papel de flavonoides y amidas de ácidos hidroxicinámicos (HCAA) en la defensa de plantas de tomate contra virus (Campos et al. 2019) y la bacteria patógena Pseudomonas syringae DC3000 (Zacarés et al. 2007, López-Gresa et al. 2011, Campos et al. 2014b), respectivamente.
Hemos identificado nuevos compuestos de naturaleza fenólica cuya síntesis es inducida tanto en interacciones compatibles como de naturaleza incompatible entre plantas de tomate y determinados patógenos. Uno de estos metabolitos, la trans-feruloilnoradrenalina (t-FNA), es un nuevo compuesto con una potente actividad antioxidante (Patente Internacional WO2011ES70269 20110415). Las plantas transgénicas de tomate que sobreexpresan el gen THT, un gen clave para la biosíntesis de HCAA, mostraron una mayor resistencia a Pseudomonas syringae DC3000.
4.- Hemos obtenido evidencia sólida de que el ácido gentísico (GA), un derivado metabólico del ácido salicílico (SA), actúa como una señal complementaria adicional al SA para activar las defensas de las plantas de tomate contra los patógenos (López-Gresa et al. 2016; Bellés et al. 1999). También hemos encontrado que GA y SA podrían tener un papel como moléculas señal en el silenciamiento del RNA contra virus y viroides (Campos et al. 2014a, López-Gresa et al. 2016). Más recientemente, hemos demostrado que el GABA juega un papel defensivo en la respuesta de plantas de tomate al CEVd (López-Gresa et al. 2019).
La investigación de nuestro grupo se centra en el estudio de los mecanismos implicados en la resistencia de las plantas a agentes bióticos (viroides, virus, bacterias, hongos) empleando abordajes bioquímicos, moleculares y metabolómicos, con el objetivo de conocer la función de genes, proteínas y metabolitos implicados en la respuesta de la planta al ataque por distintos patógenos.
En la actualidad, estamos explorando la implicación, tanto en la comunicación intra como inter planta, de tres grupos de moléculas señal que participan en la respuesta del tomate contra las bacterias: (1) el ácido salicílico y su éster metílico, (2) monoterpenoides y ( 3) ésteres de volátiles de hojas verdes.
1.– Hemos llevado a cabo un análisis metabólico mediante cromatografía de gases y espectrometría de masas en la respuesta defensiva de plantas de tomate ‘Rio Grande’ Pto infectadas con dos cepas de la bacteria patógena Pseudomonas syringæ pv. tomato DC3000. Una de ellas es portadora del gen AvrPto y como consecuencia la planta es resistente a la infección (interacción incompatible), mientras que la otra que no contiene dicho gen, da lugar a una interacción compatible con fuertes síntomas en las hojas infectadas. La comparación de los perfiles metabolómicos de hojas infectadas con uno u otro tipo de bacterias reveló diferencias muy significativas entre los compuestos volátiles (VOCs) asociados a cada tipo de infección. En concreto, en la interacción incompatible, las hojas emitían ésteres del (Z)-3-hexenol, tales como acetato de (Z)-3-hexenilo y butanoato de (Z)-3-hexenilo, así como monoterpenos hidroxilados, como α-terpineol, 4-terpineol y linalool. En cambio, en la interacción compatible, con fuertes síntomas de la enfermedad bacteriana, se observó la emisión de salicilato de metilo y monoterpenos como el limoneno y el α-pineno (López-Gresa et al. 2017).
Además, hemos encontrado que algunos de estos VOCs muestran actividad antibiótica in vitro contra Pseudomonas y que el tratamiento exógeno de las plantas de tomate con estos compuestos provocaron la inducción de genes defensivos y el cierre de estomas en hojas de tomate, así como un aumento muy significativo de la resistencia de dichas plantas a la infección por Pseudomonas (López-Gresa et al. 2018). Estos resultados sugieren que estos VOCs podrían tener un doble papel en plantas de tomate: como moléculas protectoras y como inductores de defensa. Además, debido a su naturaleza química, también podrían desempeñar una función biológica en la comunicación entre plantas a través de la atmósfera. Hemos presentado una patente (PCT / ES2018 / 070) sobre el uso y el método de aplicación del butanoato de (Z)-3-hexenilo (HB) como un metabolito inductor del cierre de estomas para proteger las plantas contra el ataque de patógenos en general y sequía. Además de este papel biológico, nuestros últimos resultados (Payá et al. 2020) muestran que la aplicación exógena de HB en vid (Vitis vinifera) acelera la maduración.
2.- Hemos demostrado la inducción de la expresión de diferentes factores de traducción y proteínas ribosómicas como consecuencia de la infección por Citrus Exocortis Viroid (CEVd) en plantas de tomate. Este resultado indica que un patógeno no codificante causa cambios en la maquinaria transcripcional. En particular, se identificaron los factores de alargamiento 1 y 2 (eEF1A y eEF2) y el factor de iniciación de la traducción 5-alfa (eIF5A). Así mismo, se demostró una interacción reproducible entre eEF1A y el CEVd (Lisón et al. 2013).
Más recientemente hemos demostrado que el CEVd produce estrés ribosomal en plantas de tomate (Cottilli et al. 2019). Nuestros últimos resultados (Vazquez et al. 2020) empleando mutantes de tomate Never ripe (Nr) insensibles a etileno sugieren un papel importante de esta fitohormona en el estrés ribosomal causado por la infección viroidal.
3.- Hemos demostrado el papel de flavonoides y amidas de ácidos hidroxicinámicos (HCAA) en la defensa de plantas de tomate contra virus (Campos et al. 2019) y la bacteria patógena Pseudomonas syringae DC3000 (Zacarés et al. 2007, López-Gresa et al. 2011, Campos et al. 2014b), respectivamente.
Hemos identificado nuevos compuestos de naturaleza fenólica cuya síntesis es inducida tanto en interacciones compatibles como de naturaleza incompatible entre plantas de tomate y determinados patógenos. Uno de estos metabolitos, la trans-feruloilnoradrenalina (t-FNA), es un nuevo compuesto con una potente actividad antioxidante (Patente Internacional WO2011ES70269 20110415). Las plantas transgénicas de tomate que sobreexpresan el gen THT, un gen clave para la biosíntesis de HCAA, mostraron una mayor resistencia a Pseudomonas syringae DC3000.
4.- Hemos obtenido evidencia sólida de que el ácido gentísico (GA), un derivado metabólico del ácido salicílico (SA), actúa como una señal complementaria adicional al SA para activar las defensas de las plantas de tomate contra los patógenos (López-Gresa et al. 2016; Bellés et al. 1999). También hemos encontrado que GA y SA podrían tener un papel como moléculas señal en el silenciamiento del RNA contra virus y viroides (Campos et al. 2014a, López-Gresa et al. 2016). Más recientemente, hemos demostrado que el GABA juega un papel defensivo en la respuesta de plantas de tomate al CEVd (López-Gresa et al. 2019).
