Efecto de un prebiótico PCL (Pared Celular de Levadura) -Glucano, sobre el comportamiento productivo de pollos de engorde.

Se realizó un experimento para evaluar el efecto de un prebiótico derivado de paredes celulares de levadura (PCL-Glucano) sobre el comportamiento productivo de pollos de engorde. Se utilizaron 245 aves de un día de edad (estirpe Cobb 500), los cuales fueron distribuidos mediante un diseño completamente al azar en cinco tratamientos con siete repeticiones por tratamiento. Y siete aves por repetición. Los tratamientos evaluados fueron: T1: concentrado comercial (CC), T2: CC + antibiótico (Ribofloxacina al 10%), T3:0.1% de prebiótico PCL-Glucano (1000 mgkg -1 de alimento), T4: 0.15% de prebiótico PCL-Glucano (1500 mgkg -1 de alimento) y T5:0.20% de prebiótico PCL-Glucano (2000 mgkg -1 de alimento); las variables evaluadas fueron peso vivo, ganancia de peso, consumo de alimento y conversión alimenticia. Se realizaron mediciones a los 21, 35 y 42 d. Se encontró que los mayores pesos vivos (2347 y 2307 g), ganancias de pesos finales (2,316 y 2,275 g) y mejor conversión alimenticia (1.82 y 1.84) se obtuvieronconT2 y T5, sin diferencias estadísticas entre sí, pero fueron significativamente (P<0.05) superiores a T1, T3 y T4. El análisis financiero demostró que el mejor tratamiento fue T5, superando a T2 en U$ 0.21, en relación al costo utilidad del uso de los tratamientos. En conclusión la utilización de PCL-Glucano a razón de 0.20% en el concentrado de inicio y concentrado final para pollos de engorde, es una alternativa viable biológicamente y financieramente, para reemplazar el uso de antibióticos como aditivos en la alimentación de pollos de engorde.

Modificaciones en la composición de la pared celular de frutos de cerezo dulce (Prunus avium L.) : incidencia del estado ontogénico y del cultivar

Durante la ontogenia de las cerezas dulces (Prunus avium L.) se producen cambios que conducen a la maduración y al ablandamiento del fruto, asociados a una modificación en la composición de la pared celular, ocurriendo de forma diferenciada en cerezas firmes y blandas. Esta característica también incide en la resistencia de estos frutos a los daños mecánicos, disminuyendo o aumentando la susceptibilidad al daño. El objetivo del trabajo fue analizar los cambios en la pared celular durante la ontogenia y en respuesta al daño por impacto en cerezas con firmeza contrastante. Se determinaron la solubilización, despolimerización y composición de pectinas y glicanos entrecruzantes de la pared celular, en cuatro estadíos durante la ontogenia de cerezas firmes cv Sweetheart y blandas cv Newstar. Estas determinaciones también se realizaron a madurez comercial, en frutos expuestos a la simulación del daño por impacto, al caer libremente desde una altura de 70 cm, y se tomaron muestras 7 y 10 días después de producido el daño. Durante la ontogenia de los frutos blandos, se produjo la pérdida de ácidos urónicos (solubilización), despolimerización de glicanos entrecruzantes y pérdida de azúcares neutros, mientras que en los frutos firmes se observaron la despolimerización de glicanos entrecruzantes y la pérdida de azúcares neutros. El efecto del daño mecánico produjo en los frutos blandos una disminución de los ácidos urónicos y la pérdida de azúcares neutros (arabinosa, galactosa y xilosa), como así también la despolimerización de pectinas y de glicanos entrecruzantes. En conclusión, en frutos blandos la solubilización de pectinas podría ser el mayor causante del ablandamiento y más aún cuando se produce la despolimerización de pectinas y glicanos entrecruzantes después de producido el daño mecánico. Los frutos firmes presentaron una estructura péctica más conservada durante ontogenia y daño mecánico, sin variaciones en el contenido de cadenas laterales

La constitución de la pared celular durante la madurez en planta de peras Bartlett, y sus modificaciones por la incidencia de luz : consecuencias sobre la eficacia de los tratamientos con 1-metilciclopropeno

La firmeza es el atributo más importante en las peras y está determinada en parte, por la estructura de la pared celular (PC) y por su desintegración. No han sido completamente identificadas las modificaciones que ocurren en los polisacáridos de la PC de pulpa y piel ni las anomalías bioquímicas que se asociarían a la aparición de texturas atípicas provocada por una cosecha tardía de peras Bartlett. Tampoco se ha analizado a la fecha la influencia de los factores precosecha sobre la composición de la PC, el ablandamiento de los frutos y la eficacia de tratamientos de poscosecha como los realizados con 1-metilciclopropeno (1- MCP), inhibidor de la acción del etileno. A fin de estudiar estos aspectos se muestrearon peras Bartlett que maduraron en planta para los estudios de ontogenia en pulpa y piel; al mismo tiempo se trabajó con peras que crecieron bajo diferentes condiciones de radiación a campo y luego fueron almacenadas a 20 ºC por 13 y 23 d con y sin tratamiento de 1-MCP. Se determinó la firmeza, el color, los sólidos solubles, la acidez titulable, el porcentaje de almidón, la producción de etileno, el jugo libre, se realizó análisis sensorial y luego se efectuó la extracción y fraccionamiento de la PC. Sobre esta última se determinó la solubilidad, composición y distribución de tamaños moleculares. Los resultados demostraron que los frutos que maduraron en planta presentaron anomalías texturales asociadas a una menor solubilización de pectinas y de arabinosa. Asimismo se determinó que la composición y el metabolismo de PC de peras Bartlett difieren en el tejido de pulpa y piel. Se estableció que la mayor exposición solar resultó en un aumento de la firmeza de los frutos. Esto se relacionó con una mayor proporción de pectinas solubles en álcali y hemicelulosas de mayor tamaño molecular a cosecha. Por último, la eficacia del 1-MCP se vio incrementada por condiciones de mayor radiación-temperatura en precosecha, siendo la radiación UVB poco relevantes.

Morfogénesis de la pared celular y propiedades biofísicas de Entamoeba histolytica durante su diferenciación.

Tesis (Maestro en Ciencias) UANL, 2012.

Efecto del estrés hídrico sobre componentes de la pared celular en pericarpio de maíz (Zea mays L.)

Tesis (Maestría en Ciencias en Producción Agrícola) UANL, 2014.

Rendimiento de la canal y morfometría del tracto gastrointestinal de broilers suplementados con pared celular de levadura

Se realizó un experimento para evaluar el efecto de la suplementación de pollos de engorde con un derivado de paredes celulares de levadura Saccharomyces cerevisiae (PCL-glucano) de producción nacional sobre el rendimiento de la canal y la morfometría del tracto gastrointestinal. Se utilizaron 210 pollitos mixtos Cobb 500 de un día de edad, que fueron distribuidos en un diseño completamente al azar en tres tratamientos, con siete repeticiones y 10 aves por repetición. Los tratamientos evaluados fueron: T1: concentrado comercial (CC), T2: CC + 0.05% PCL-Glucano y T3: CC + 0.10% PCL-Glucano. A los 42 días de edad, los animales se pesaron y sacrificaron por dislocación de la articulación cráneo-cervical y se procedió a la extracción completa y cuidadosa del tracto gastrointestinal y la medición del peso absoluto y relativo de los órganos con respecto al peso corporal (expresados como % del peso vivo). Los resultados muestran que los mayores (p<0.05%) pesos absolutos y relativos de la molleja (67.9 g y 3.4%), hígado (76.9 g y 3.8%) e intestino delgado (88.4 g y 4.4%), a los 42 días de edad, se obtienen en los pollos alimentados con la dieta CC + 0.10% PCL-Glucano, lo que puede propiciar un mayor aprovechamiento de los nutrientes presentes en el alimento, contribuyendo al mejoramiento en los indicadores productivos de las aves (peso vivo, peso de la canal y rendimiento de la canal)

Evaluación de la expresión de enzimas hidrolíticas de pared celular en cloroplastos de tabaco

La alta capacidad del genoma del cloroplasto para integrar y expresar transgenes en altos niveles, hace de la tecnología transplastómica una buena opción para producir proteínas de interés. Este reporte presenta la expresión estable de una pectinasa (gen PelA), una β-glucosidasa (gen Bgl1), dos celulasas (genes CelA y CelB) y la primer expresión estable de una manganeso peroxidasa (gen MnP-2) en el genoma de cloroplastos de tabaco. Se construyeron seis vectores: pES4, pES5, pES6, pHM4, pHM5 y pHM6 derivados de pPRV111A conteniendo los genes sintéticos PelA, MnP- 2, Bgl1, CelA-CelB, CelA y CelB, respectivamente. Los genes se flanquearon por un promotor sintético del gen rrn16S y una secuencia sintética 3’UTR del gen rbcL. La integración en la región intergénica rrn16S y 3'rps12 se confirmó por análisis de Southern blot. El procesamiento estable de los transcritos se confirmó por un análisis de Northern blot. Se realizó un análisis enzimático para detectar la expresión y funcionalidad de las enzimas recombinantes, las plantas maduras mostraron mayor actividad comparado con plantas de tipo silvestre. Las plantas transplastómicas exhibieron 58.5% más actividad de pectinasa a pH neutro y a 60°C, mientras que manganeso peroxidasa mostró alta actividad a pH 6 y 65°C; en el caso de las celulasas, todas las enzimas mostraron mayor actividad a pH 5 (β-glucosidasa: 30.45 xviii U/mg, CelA-CelB 58 U/mg, CelA 49.10 U/mg y CelB 48.72 U/mg) a 40°C para β- glucosidasa y 65°C para celulasas. Las plantas transplastómicas mostraron un desarrollo similar a las plantas de tipo silvestre; sin embargo, la línea pHM4 mostró fenotipos variegados en hojas. Los análisis mostraron que los genes de enzimas hidrolíticas PelA, MnP-2, Bgl1, CelA-CelB, CelA y CelB pueden integrarse y expresarse en el genoma de cloroplastos con alta actividad; de este modo, debido a que una planta madura en promedio cuenta con ~ 470 g de biomasa, es posible producir 66,676.25 unidades de pectinasa, 21,715.46 unidades de manganeso peroxidasa, 338,081.0 unidades de celulasas A-B, 231,456.7 unidades de celulasa A, 206,669.8 unidades de celulasa B y 139,395.0 unidades de β-glucosidasa por planta. Este estudio sustenta información sobre métodos y estrategias de expresión de enzimas hidrolíticas con potencial aplicación biotecnológica utilizando plantas transplastómicas.

Estudio proteómico de las vesículas extracelulares y del secretoma de "Candida albicans" y análisis funcional de proteínas de superficie celular

Candida albicans es un importante patógeno oportunista en humanos, que puede causar distintos tipos de infecciones, desde micosis superficiales hasta sistémicas. La candidiasis invasiva es una enfermedad que puede causar mortalidad en pacientes inmunocomprometidos. Para causar daño en el hospedador, C. albicans cuenta con una serie de factores de virulencia. Entre ellos destaca la capacidad de cambiar su forma de crecimiento de levadura a hifa. La superficie celular es la estructura más externa de la célula y el punto de contacto entre el hongo y el hospedador. Las proteínas de superficie tienen un papel importante en la integridad estructural de la célula y en la adherencia e invasión de células del hospedador. Una de las proteínas localizadas en la superficie celular es Ecm33, una proteína de pared celular con anclaje glicosilfosfatidilinositol (GPI). La deleción de esta proteína afecta a la morfología tanto de levaduras como de hifas, dando como resultado células con la pared celular alterada y virulencia reducida tanto en condiciones in vitro como in vivo. El secretoma o las proteínas secretadas por C. albicans son también relevantes en la interacción patógeno-hospedador. C. albicans secreta muchas proteínas importantes relacionadas con diferentes procesos, entre los que se incluyen la formación de biofilms, la adquisición de nutrientes y el mantenimiento de la integridad de la pared celular. Muchas de estas proteínas secretadas, como las pertenecientes a las familias de aspartil proteasas (Sap) y la familia de fosfolipasas B (Plb), también han sido detectadas en la pared celular, ya que deben pasar a través de ella en su tránsito hacia el medio extracelular. Estas proteínas tienen un péptido señal en el extremo N-terminal que es el responsable de dirigirlas a la ruta clásica de secreción. Sin embargo, cerca de un tercio de las proteínas identificadas en el medio extracelular de C. albicans no poseen dicho péptido señal en su secuencia...

Caracterización de aislamientos atípicos de Candida dubliniensis

241 p. : il., gráf

Fisiología del fruto de kiwi (Actinidia deliciosa) durante su desarrollo y ablandamiento : expresión de genes asociados y su modulación por etileno y 1-metilciclopropeno

A fin de investigar el efecto fisiológico del etileno y del 1-metilciclopropeno en el progreso del ablandamiento del kiwi, se trató los frutos con esos reguladores inmediatamente después de la cosecha, o con 1-metilciclopropeno en diferentes estadios de la maduración después de 40, 80 o 120 d de almacenamiento refrigerado (0ºC). El tratamiento con etileno inmediatamente después de la cosecha estimuló el ablandamiento de la pulpa, incrementó y adelantó el pico de producción de etileno y la expresión de los genes KWACS1 y KWACO1 involucrados en la biosíntesis del etileno. En cambio, el tratamiento con 1-metilciclopropeno en el mismo estadio retrasó marcadamente el ablandamiento e inhibió la producción de etileno. Los incrementos en la abundancia de transcriptos de KWACS1 y KWACO1 fueron bloqueados por el tratamiento con 1-metilciclopropeno, indicando que estos genes son regulados positivamente por el etileno. Los kiwis almacenados en frío (0 ºC) por 40, 80 o 120 d y luego tratados con 1-metilciclopropeno antes de su retorno a 20 ºC para su maduración ulterior mostraron una tasa reducida de ablandamiento de la pulpa y un estadio de madurez de consumo extendido. Estos resultados indican claramente que la aplicación de 1-metilciclopropeno puede jugar un papel significativo en el inicio y en el progreso del ablandamiento del kiwi. El 1-metilciclopropeno inhibió o restringió severamente la producción autocatalítica de etileno en cualquier estado de maduración. La transcripción de los genes KWACS1 y KWACO1 resulto inhibida por el tratamiento con 1-metilciclopropeno después de 40 y 80 d de almacenamiento en frío, sugiriendo que existe una regulación por retroalimentación positiva para la producción de etileno, incluso después del almacenamiento refrigerado. Para investigar los niveles de expresión de genes relacionados con la pared celular durante la ontogenia del kiwi y en respuesta a la aplicación de etileno y de 1-metilciclopropeno, se obtuvo una secuencia completa de cDNA a la cual se denominó AdGAL1, determinándose por análisis bioinformático que es un homólogo de ß-D-galactosidasa de kiwi. El producto deducido de la traducción de AdGAL1 consta de 728 aminoacidos de longitud mientras que laproteina madura posee una masa molecular predicha de 81,12 kDa y un pI teorico de 7,5. Se efectuaron reacciones de RT-PCR semicuantitativas para evaluar la expresión de AdGAL1 y de una serie de secuencias de ADN. Los transcriptos que hibridizan con AdGAL1 resultaron apenas detectables durante el crecimiento del fruto pero se observaron tanto en mesocarpo externo como en columela al comienzo del ablandamiento del fruto (Fase IV, Estadio 1), y durante el ablandamiento tardío (Estadio 3) sugiriendo su injerencia en las grandes pérdidas de galactosa de la pared celular durante el ablandamiento del kiwi. La abundancia de transcriptos que hibridizan con AdARF1 y AdARF/XYL (codificantes de alfa-L-arabinofuranosidasa y de alfa-L-arabinofuranosidasa/ß-D-xilosidasa putativas) permaneció relativamente constante a traves de todo el crecimiento y la maduración(...)

Flor y fruto de vid [Vitis vinifera L.] : : micrografía aplicada a viticultura y enología

Un conocimiento apropiado de la anatomía de los diferentes tipos florales de la vid permite interpretar procesos de floración y fertilidad. Se ha observado durante cinco años las características de distintas variedades de vid en Mendoza (Argentina). Debido a las diferencias de variedades y viñedos, las observaciones se han tratado desde un punto de vista general. El estudio de las características anatómicas de la baya permite comprender fenómenos de maduración, estrés hídrico, deficiencias y productividad. En cuanto a los procedimientos tecnológicos, la observación de los componentes celulares del fruto: pared celular, polifenoles vacuolares, plástidos y ráfides de cristales de tartrato de calcio permite evaluar métodos enológicos, procesos de maceración y extracción de compuestos fenólicos y los tratamientos que deberían aplicarse para mejorar la calidad del vino.

Identificación y caracterización de la ruta mediada por la proteína G heterotrimérica de Arabidopsis thaliana en la respuesta inmune

La resistencia de las plantas a los hongos necrótrofos como Plectosphaerella cucumerina es genéticamente compleja y depende de la activación coordinada de distintas rutas de señalización (Llorente et al, 2005; Sanchez-Vallet et al, 2010). Entre éstas se encuentran las mediadas por la proteína G heterotrimérica, un complejo formado por tres subunidades (Gα, Gβ y Gγ) que regula tanto la respuesta de inmunidad a diferentes patógenos como distintos procesos de desarrollo (Temple and Jones, 2007). En esta Tesis hemos demostrado que, en Arabidopsis, el monómero funcional formado por las subunidades Gβ y Gγ1/Gγ2 es el responsable de la regulación de la respuesta de defensa, ya que mutantes nulos en estas subunidades (agb1 y agg1 agg2) presentan una alta susceptibilidad al hongo P. cucumerina. Además, hemos identificado varios aminoácidos (Q102, T188 y R235) de la proteína AGB1 esenciales en la interacción con los efectores correspondientes para la regulación de la respuesta inmune (Jiang et al, enviado). Para determinar las bases moleculares de la resistencia mediada por la proteína G heterotrimérica, llevamos a cabo un análisis transcriptómico comparativo entre los genotipos agb1 y Col-0, el cual reveló que la resistencia mediada por AGB1 no depende de rutas defensivas implicadas en la resistencia a hongos necrotrofos, como las mediadas por el ácido salicílico (SA), etileno (ET), jasmónico (JA) o ácido abscísico (ABA), o la ruta de biosíntesis de metabolitos derivados del triptófano. Este estudio mostró que un número significativo de los genes desregulados en respuesta a P. cucumerina en el genotipo agb1 respecto a las plantas silvestres codificaban proteínas con funciones relacionadas con la pared celular. La evaluación de la composición y estructura de la pared de los mutantes de las subunidades de la proteína G heterotrimérica reveló que los genotipos agb1 y agg1 agg2 presentaban alteraciones similares diferentes de las observadas en plantas silvestres Col-0, como una reducción significativa en el contenido de xilosa en la pared. Estos datos sugieren que la proteína G heterotrimérica puede modular la composición/estructura de la pared celular y contribuir, de esta manera, en la regulación de la respuesta inmune (Delgado- Cerezo et al, 2011). La caracterización del interactoma de la proteína G heterotrimérica corroboró la relevancia funcional que presenta en la regulación de la pared celular, ya que un número significativo de las interacciones identificadas estaban comprendidas por proteínas relacionadas directa o indirectamente con la biogénesis y remodelación de la pared celular (Klopffleisch et al, 2011). El papel en inmunidad de algunos de estos potenciales efectores ha sido validado mediante el análisis de la resistencia a P. cucumerina de los mutantes de pérdida de función correspondientes. Con el objetivo de caracterizar las rutas de señalización mediadas por AGB1 e identificar efectores implicados en esta señalización, llevamos a cabo una búsqueda de mutantes supresores de la susceptibilidad de agb1 a P. cucumerina, identificándose varios mutantes sgb (supressor of Gbeta). En esta Tesis hemos caracterizado en detalle el mutante sgb10, que presenta una activación constitutiva de las rutas de señalización mediadas por SA y JA+ET y suprime el fenotipo de susceptibilidad de agb1. SGB10 y AGB1 forman parte de rutas independientes en la regulación de la respuesta inmune, mientras que interaccionan de forma compleja en el control de determinados procesos de desarrollo. La mutación sgb10 ha sido cartografiada entre los genes At3g55010 y At3g56408, que incluye una región con 160 genes. ABSTRACT Plant resistance to necrotrophic fungi Plectosphaerella cucumerina is genetically complex and depends on the interplay of different signalling pathways (Llorente et al, 2005; Sanchez-Vallet et al, 2010). Among others, the heterotrimeric G protein complex has a relevant role. The G protein that is formed by three subunits (Gα, Gβ and Gγ) is a pleiotropic regulator of immune responses to different types of pathogens and developmental issues (Temple and Jones, 2007). Throughout the Thesis, we have demonstrated that Arabidopsis’ functional monomer formed by the Gβ and Gγ1/Gγ2 subunits is a key regulator of defense response, as null mutants (agb1 and agg1 agg2) are equally hypersusceptible to P. cucumerina infection. In addition we have identified several AGB1 aminoacids (Q102, T188 y R235) essentials to interact with specific effectors during the regulation of immune response (Jiang et al, sent).To determine the molecular basis of heterotrimeric G protein mediated resistance we have performed a microarray analysis with agb1-1 and wild type Col-0 plants before and after P. cucumerina challenge. A deep and exhaustive comparative transcriptomical analysis of these plants revealed that AGB1 mediated resistance does not rely on salicilic acid (SA), ethylene (ET), jasmonates (JA), abscisic acid (ABA) or triptophan derived metabolites biosynthesis. However the analysis revealed that a significant number of cell wall related genes are misregulated in the agb1 mutant after pathogen challenge when compared to wild-type plants. The analysis of cell wall composition and structure showed similar cell wall alterations between agb1 and agg1 agg2 mutants that are different from those of wild-type plants, so far the mutants present a significant reduction in xylose levels. All these results suggest that heterotrimeric G protein may regulate immune response through modifications in the cell wall composition/structure (Delgado-Cerezo et al, 2011). The characterization of Heterotrimeric G protein interactome revealed highly connected interactions between the G-protein core and proteins involved in cell wall composition or structure (Klopffleisch et al, 2011). To test the role in immunity of several effectors identified above, we have performed resistance analysis of corresponding null mutants against P. cucumerina. In order to characterize AGB1 mediated signalling pathway and identify additional effectors involved in AGB1-mediated immune response against P. cucumerina, we have performed a screening to isolate mutants with suppression of agb1 phenotype. One of the mutants, named sgb10, has been characterized during the Thesis. The mutant shows constitutive expression of SA, JA+ET-mediated defense signaling pathways to suppres agb1 hypersusceptibility. SGB10 and AGB1 proteins seem to be part of independent pathways in immunity, however its function during development remains unclear. At present, we have mapped the sgb10 mutation between At3g55010 and At3g56408 genes. This region contains 160 genes.

Caracterización funcional de los genes sgb (suppressors of agb1-2 susceptibility to pathogens): Nuevos reguladores de la respuesta de inmunidad innata de Arabidopsis thaliana

Un porcentaje importante de las pérdidas de la producción agrícola se deben a las enfermedades que causan en los cultivos los hongos necrótrofos y vasculares. Para mejorar la productividad agrícola es necesario tener un conocimiento detallado de las bases genéticas y moleculares que regulan la resistencia de las plantas a este tipo de patógenos. En Arabidopsis thaliana la resistencia frente a patógenos necrótrofos, como el hongo Plectosphaerella cucumerina BMM (PcBMM), es genéticamente compleja y depende de la activación coordinada de distintas rutas de señalización, como las reguladas por las hormonas ácido salicílico (SA), ácido jasmónico (JA), etileno (ET) y ácido abscísico (ABA), así como de la síntesis de compuestos antimicrobianos derivados del Triptófano y de la integridad de la pared celular (Llorente et al., 2005, Hernández-Blanco et al., 2007; Delgado-Cerezo et al., 2012). Uno de los componentes claves en la regulación de la resistencia de las plantas a patógenos (incluidos hongos necrótrofos y biótrofos) es la proteína G heterotrimérica, un complejo proteico formado por tres subunidades (Gα, Gβ y Gγ), que también regula distintos procesos del desarrollo vegetal. En Arabidopsis hay un gen que codifica para la subunidad α (GPA1), otro para la β (AGB1), y tres genes para la subunidad γ (AGG1, AGG2 y AGG3). El complejo GPA1-AGB1-AGG (1-3) se activa y disocia tras la percepción de una señal específica, actuando el dímero AGB1-AGG1/2 como un monómero funcional que regula las respuestas de defensa (Delgado-Cerezo et al., 2012). Estudios transcriptómicos y análisis bioquímicos de la pared celular en los que se comparaban los mutantes agb1-2 y agg1 agg2, y plantas silvestres (Col-0) revelaron que la resistencia mediada por Gβ-Gγ1/2 no es dependiente de rutas de defensa previamente caracterizadas, y sugieren que la proteína G podría modular la composición/estructura (integridad) de la pared celular (Delgado-Cerezo et al., 2012). Recientemente, se ha demostrado que AGB1 es un componente fundamental de la respuesta inmune mediada por Pathogen- Associated Molecular Patterns (PTI), ya que los mutantes agb1-2 son incapaces de activar tras el tratamiento con PAMPs respuestas de inmunidad, como la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS; Liu et al., 2013). Dada la importancia de la proteína G heterotrimérica en la regulación de la respuestas de defensa (incluida la PTI) realizamos un escrutinio de mutantes supresores de la susceptibilidad de agb1-2 al hongo necrótrofo, PcBMM, para identificar componentes adicionales de las rutas de señalización reguladas por AGB1. En este escrutinio se aislaron cuatro mutantes sgb (suppressors of agb1-2 susceptibility to pathogens), dos de los cuales, sgb10 y sgb11, se han caracterizado en la presente Tesis Doctoral. El mutante sgb10 es un segundo alelo nulo del gen MKP1 (At3g55270) que codifica la MAP quinasa-fosfatasa 1 (Bartels et al., 2009). Este mutante presenta lesiones espontáneas en plantas adultas y una activación constitutiva de las principales rutas de defensa (SA, JA y ET, y de metabolitos secundarios, como la camalexina), que explicaría su elevada resistencia a PcBMM y Pseudomonas syringae. Estudios epistáticos sugieren que la resistencia mediada por SGB10 no es dependiente, si no complementaria a la regulada por AGB1. El mutante sgb10 es capaz de restablecer en agb1-2 la producción de ROS y otras respuestas PTI (fosforilación de las MAPK6/3/4/11) tras el tratamiento con PAMPs tan diversos como flg22, elf18 y quitina, lo que demuestra el papel relevante de SGB10/MKP1 y de AGB1 en PTI. El mutante sgb11 se caracteriza por presentar un fenotipo similar a los mutantes irregular xylem (e.g. irx1) afectado en pared celular secundaria: irregularidades en las células xilemáticas, reducción en el tamaño de la roseta y altura de planta, y hojas con un mayor contenido de clorofila. La resistencia de sgb11 a PcBMM es independiente de agb1-2, ya que la susceptibilidad del doble mutante sgb11 agb1-2 es intermedia entre la de agb1-2 y sgb11. El mutante sgb11 no revierte la deficiente PTI de agb1-2 tras el tratamiento con flg22, lo que indica que está alterado en una ruta distinta de la regulada por SGB10. sgb11 presenta una sobreactivación de la ruta del ácido abscísico (ABA), lo que podría explicar su resistencia a PcBMM. La mutación sgb11 ha sido cartografiada en el cromosoma III de Arabidopsis entre los marcadores AthFUS6 (81,64cM) y nga6 (86,41cM) en un intervalo de aproximadamente 200 kb, que comprende genes, entre los que no se encuentra ninguno previamente descrito como IRX. El aislamiento y caracterización de SGB11 apoya la relevancia de la proteína G heterotrimérica en la regulación de la interconexión entre integridad de la pared celular e inmunidad. ABSTRACT A significant percentage of agricultural losses are due to diseases caused by necrotrophic and vascular fungi. To enhance crop yields is necessary to have a detailed knowledge of the genetic and molecular bases regulating plant resistance to these pathogens. Arabidopsis thaliana resistance to necrotrophic pathogens, such as Plectosphaerella cucumerina BMM (PcBMM) fungus, is genetically complex and depends on the coordinated activation of various signaling pathways. These include those regulated by salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA), ethylene (ET) and abscisic acid (ABA) hormones and the synthesis of tryptophan-derived antimicrobial compounds and cell wall integrity (Llorente et al., 2005, Hernández-Blanco et al., 2007; Delgado-Cerezo et al., 2012). One key component in the regulation of plant resistance to pathogens (including biotrophic and necrotrophic fungi) is the heterotrimeric G-protein. This protein complex is formed by three subunits (Gα, Gβ and Gγ), which also regulates various plant developmental processes. In Arabidopsis only one gene encodes for subunits α (GPA1) and β (AGB1), and three genes for subunit γ (AGG1, AGG2 y AGG3). The complex GPA1- AGB1-AGG(1-3) is activated and dissociates after perception of an specific signal, AGB1- AGG1/2 acts as a functional monomer regulating defense responses (Delgado-Cerezo et al., 2012). Comparative transcriptomic studies and biochemical analyses of the cell wall of agb1-2 and agg1agg2 mutant and wild plants (Col-0), showed that Gβ-Gγ1/2-mediated resistance is not dependent on previously characterized defense pathways. In addition, it suggests that G protein may modulate the composition/structure (integrity) of the plant cell wall (Delgado-Cerezo et al., 2012). Recently, it has been shown that AGB1 is a critical component of the immune response mediated by Pathogen-Associated Molecular Patterns (PTI), as agb1-2 mutants are unable to activate immune responses such as oxygen reactive species (ROS) production after PAMPs treatment (Liu et al., 2013). Considering the importance of the heterotrimeric G protein in regulation of defense responses (including PTI), we performed a screening for suppressors of agb1-2 susceptibility to the necrotrophic fungus PcBMM. This would allow the identification of additional components of the signaling pathways regulated by AGB1. In this search four sgb mutants (suppressors of agb1-2 susceptibility to pathogens) were isolated, two of which, sgb10 and sgb11, have been characterized in this PhD thesis. sgb10 mutant is a second null allele of MKP1 gene (At3g55270), which encodes the MAP kinase-phosphatase 1 (Bartels et al., 2009). This mutant exhibits spontaneous lesions in adult plants and a constitutive activation of the main defense pathways (SA, JA and ET, and secondary metabolites, such as camalexin), which explains its high resistance to Pseudomonas syringae and PcBMM. Epistatic studies suggest that SGB10- mediated resistance is not dependent, but complementary to the regulated by AGB1. The sgb10 mutant is able to restore agb1-2 ROS production and other PTI responses (MAPK6/3/4/11 phosphorylation) upon treatment with PAMPs as diverse as, flg22, elf18 and chitin, demonstrating the relevant role of SGB10/MKP1 and AGB1 in PTI. sgb11 mutant is characterized by showing a similar phenotype to irregular xylem mutants (e.g. irx1), affected in secondary cell wall: irregular xylems cells, rosette size reduction and plant height, and higher chlorophyll content on leaves. The resistance of sgb11 to PcBMM is independent of agb1-2, as susceptibility of the double mutant agb1-2sgb11 is intermediate between agb1-2 and sgb11. The sgb11 mutant does not revert the deficient PTI response in agb1-2 after flg22 treatment, indicating that is altered in a pathway different to the one regulated by SGB10. sgb11 presents an over-activation of the abscisic acid pathway (ABA), which could explain its resistance to PcBMM. The sgb11 mutation has been mapped on chromosome III of Arabidopsis, between AthFUS6 (81.64 cM) and nga6 (86.41 cM) markers, in 200 kb interval, which does not include previously known IRX genes. The isolation and characterization of SGB11 supports the importance of heterotrimeric G protein in the regulation of the interconnection between the cell wall integrity and immunity.

Expresión de la resistencia en plantas de tomate a nematodos formadores de nódulos (Meloidogyne javanica)

La resistencia genética mediada por los genes R es uno de los sistemas de defensa de las plantas frente a patógenos y se activa una vez que los patógenos han superado la defensa basal que otorgan la cutícula y pared celular. Los mecanismos de resistencia genética se inician a su vez, por el reconocimiento de productos derivados de genes de avirulencia de los patógenos (avr) por parte de las proteínas R. Tanto la respuesta de defensa basal como la respuesta de defensa por genes R están influenciadas por patrones de regulación hormonal, que incluye a las principales hormonas vegetales ácido salicílico (SA), ácido jasmónico (JA) y etileno (ET). En tomate (Solanum lycopersicum) uno de los genes R es el gen MiG1, que confiere resistencia a nematodos formadores de nódulos (Meloidogyne javanica, M. incognita y M. arenaria). Uno de los eventos más importantes que caracterizan a la respuesta de resistencia es la reacción hipersensible (HR), que está mediada por la activación temprana de una serie de sistemas enzimáticos, entre los que destaca el de las peroxidasas (PRXs) Clase III. Su función es importante tanto para limitar el establecimiento y expansión del nematodo, al generar ambientes altamente tóxicos por su contribución en la producción masiva de ROS, como por su implicación en la síntesis y depósito de lignina generando barreras estructurales en el sitio de infección. Además de estos mecanismos de defensa asociados a la resistencia constitutiva, las plantas pueden desarrollar resistencia sistémica adquirida (SAR) que en la naturaleza ocurre, en ocasiones, en una fase posterior a que la planta haya sufrido el ataque de un patógeno. Así mismo hay diferentes productos de origen químico como el benzotiadiazol o BTH (ácido S-metil benzol-(1,2,3)-tiadiozole-7-carbónico ester) que pueden generar esta misma respuesta SAR. Como resultado, la planta adquiere resistencia sistémica frente a nuevos ataques de patógenos. En este contexto, el presente trabajo aborda en primer lugar el análisis comparativo, mediante microarrays de oligonucleótidos, de los transcriptomas de los sistemas radicales de plantas de tomate de 8 semanas de edad de dos variedades, una portadora del gen de resistencia MiG1 (Motelle) y otra carente del mismo y, por tanto, susceptible (Moneymaker), antes y después de la infección por M. javanica. Previo a la infección se observó que la expresión de un gran número de transcritos era más acusada en la variedad resistente que en la susceptible, entre ellos el propio gen MiG1 o los genes PrG1 (o P4), LEJA1 y ER24, lo que indica que, en ausencia de infección, las rutas hormonales del SA, JA y ET están más activas en la raíz de la variedad resistente. Por el contrario, un número mucho menor de transcritos presentaban su expresión más reducida en Motelle que en Moneymaker, destacando un gen de señalización para sintetizar la hormona giberelina (GA). La infección por M. javanica causa importantes cambios transcripcionales en todo el sistema radical que modifican sustancialmente las diferencias basales entre plantas Motelle y Moneymaker, incluida la sobreexpresión en la variedad resistente de los transcritos de MiG1, que se reduce parcialmente, mientras que las rutas hormonales del SA y el JA continuan más activas que en la susceptible (evidente por los genes PrG1 y LEJA1). Además, los cambios asociados a la infección del nematodo se evidencian por las grandes diferencias entre los dos tiempos post-infección considerados, de tal forma que en la fase temprana (2 dpi) de la interacción compatible predomina la sobreexpresión de genes de pared celular y en la tardía (12 dpi) los relacionados con el ARN. En el análisis de la interacción incompatible, aunque también hay muchas diferencias entre ambas fases, hay que destacar la expresión diferencial común de los genes loxA y mcpi (sobrexpresados) y del gen loxD (reprimido) por su implicación en defensa en otras interacciones planta-patógeno. Cabe destacar que entre las interacciones compatible e incompatible hubo muy pocos genes en común. En la etapa temprana de la interacción compatible destacó la activación de genes de pared celular y la represión de la señalización; en cambio, en la interacción incompatible hubo proteínas principalmente implicadas en defensa. A los 12 días, en la interacción compatible los genes relacionados con el ARN y la pared celular se sobreexpresaban principalmente, y se reprimían los de proteínas y transporte, mientras que en la incompatible se sobreexpresaron los relacionados con el estrés, el metabolismo secundario y el de hormonas y se reprimieron los de ARN, señalización, metabolismo de hormonas y proteínas. Por otra parte, la técnica de silenciamiento génico VIGS reveló que el gen TGA 1a está implicado en la resistencia mediada por el gen MiG1a M. javanica. Así mismo se evaluó el transcriptoma de todo el sistema radical de la variedad susceptible tras la aplicación del inductor BTH, y se comparó con el transcriptoma de la resistente. Los resultados obtenidos revelan que el tratamiento con BTH en hojas de Moneymaker ejerce notables cambios transcripcionales en la raíz; entre otros, la activación de factores de transcripción Myb (THM16 y THM 27) y del gen ACC oxidasa. Las respuestas inducidas por el BTH parecen ser de corta duración ya que no hubo transcritos diferenciales comunes a las dos fases temporales de la infección comparadas (2 y 12 dpi). El transcriptoma de Moneymaker tratada con BTH resultó ser muy diferente al de la variedad resistente Motelle, ambas sin infectar, destacando la mayor expresión en el primero del gen LeEXP2, una expansina relacionada con defensa frente a nematodos. Las respuestas inducidas por los nematodos en Moneymaker-BTH también fueron muy distintas a las observadas previamente en la interacción incompatible mediada por MiG1, pues sólo se detectaron 2 genes sobreexpresados comunes a ambos eventos. Finalmente, se abordó el estudio de la expresión diferencial de genes que codifican PRXs y su relación con la resistencia en la interacción tomate/M. javanica. Para ello, se realizó en primer lugar el estudio del análisis del transcriptoma de tomate de la interacción compatible, obtenido en un estudio previo a partir de tejido radical infectado en distintos tiempos de infección. Se han identificado 16 unigenes de PRXs con expresión diferencial de los cuales 15 se relacionan por primera vez con la respuesta a la infección de nematodos. La mayoría de los genes de PRXs identificados, 11, aparecen fuertemente reprimidos en el sitio de alimentación, en las células gigantes (CG). Dada la implicación directa de las PRXs en la activación del mecanismo de producción de ROS, la supresión de la expresión génica local de genes de PRXs en el sitio de establecimiento y alimentación pone de manifiesto la capacidad del nematodo para modular y superar la respuesta de defensa de la planta de tomate en la interacción compatible. Posteriormente, de estos genes identificados se han elegido 4: SGN-U143455, SGN-U143841 y SGN-U144042 reprimidos en el sitio de infección y SGN-U144671 inducido, cuyos cambios de expresión se han determinado mediante análisis por qRT-PCR y de hibridación in situ en dos tiempos de infección (2 dpi y 4 dpi) y en distintos tejidos radicales de tomate resistente y susceptible. Los patrones de expresión obtenidos demuestran que en la interacción incompatible la transcripción global de los 4 genes estudiados se dispara en la etapa más temprana en el sitio de infección, detectándose la localización in situ de transcritos en el citoplasma de las células corticales de la zona meristemática afectadas por el nematodo. A 4 dpi se observó que los niveles de expresión en el sitio de infección cambian de tendencia y los genes SGN-U144671 y SGN-U144042 se reprimen significativamente. Los diferentes perfiles de expresión de los genes PRXs en los dos tiempos de infección sugieren que su inducción en las primeras 48 horas es crucial para la respuesta de defensa relacionada con la resistencia frente a la invasión del nematodo. Por último, al analizar el tejido radical sistémico, se detectó una inducción significativa de la expresión en la fase más tardía de la infección del gen SGN-U144042 en el genotipo susceptible y del SGN-U143841 en ambos genotipos. En este estudio se describe por primera vez la inducción de la expresión sistémica de genes de PRXs en tomate durante la interacción compatible e incompatible con M. javanica lo que sugiere su posible implicación funcional en la respuesta de defensa SAR activada por la infección previa del nematodo. ABSTRACT Plants defend themselves from pathogens by constitutive and/or induced defenses. A common type of induced defense involves plant resistance genes (R), which are normally activated in response to attack by specific pathogen species. Typically, a specific plant R protein recognizes a specific pathogen avirulence (avr) compound. This initiates a complex biochemical cascade inside the plant that results in synthesis of antipathogen compounds. This response can involve chemical signaling, transcription, translation, enzymes and metabolism, and numerous plant hormones such as salicylic acid (SA), jasmonates (JA) and ethylene (ET). Induced plant defense can also activate Class III peroxidases (PRXs), which produce reactive oxygen species (ROS), regulate extracellular H2O2, and play additional roles in plant defense. R-gene activation and the resulting induced defense often remain localized in the specific tissues invaded by the plant pathogen. In other cases, the plant responds by signaling the entire plant to produce defense compounds (systemic induction). Plant defense can also be induced by the exogenous application of natural or synthetic elicitors, such as benzol-(1,2,3)-thiadiazole-7-carbothionic acid. There is much current scientific interest in R-genes and elicitors, because they might be manipulated to increase agricultural yield. Scientists also are interested in systemic induction, because this allows the entire plant to be defended. In this context, one of the aims of this investigation was the transcriptoma analysis of the root systems of two varieties of tomato, the resistant variety (Motelle) that carrier MiG1 and the susceptible (Moneymaker) without MiG1, before and after infection with M. javanica. The overexpression was more pronounced in the transcriptoma of the resistant variety compared with susceptible, before infection, including the MiG1 gene, PrG1 (or P4) genes, LEJA1 and ER24, indicating that hormone SA, JA and ET are active in the resistant variety. Moreover, GA hormone presents an opposite behavior. M. javanica infection causes significant transcriptional changes in both compatible (Moneymaker-M. javanica) and incompatible (Motelle-M. javanica) interaction. In the incompatible transcriptome root system, was notably reduced the expression of the MiG1 gene, and a continuity in the expression of the hormonal pathways of SA and JA. In other hand, transcriptional profile changes during compatible interaction were associated with nematode infection. The large differences between the two times point infection considered (2 dpi and 12 dpi) indicates an overexpression of cell wall related genes in the first phase, and conversely an overexpression of RNA genes in the late phase. Transcriptoma analysis of incompatible interaction, although there were differences between the two phases, should be highlighted the common differential gene expression: loxA and mcpi (overexpressed) and loxD gene (suppressed), as they are involved in defenses in other plant-pathogen interactions. The VIGS tool has provided evidence that TGA 1a is involved in MiG1 mediated resistance to M. javanica. Likewise, the systemic application of BTH was assessed and compared with susceptible and resistant variety. Root system transcriptoma of BTH treatment on leaves showed the activation of Myb transcription factors (THM16 and THM27), the ACC oxidase gene. and the LeEXP2 gene, encoding for an expansin enzyme, related with defense against nematodes. The activation appears to be reduced by subsequent infection and establishment of nematodes. To assist in elucidate the role of tomato PRXs in plant defence against M. javanica, the transcriptome obtained previously from isolated giant cells (GC) and galls at 3 and 7 dpi from the compatible interaction was analysed. A total of 18 different probes corresponding to 16 PRX encoding genes were differentially expressed in infection site compared to the control uninfected root tissues. Most part of them (11) was down-regulated. These results yielded a first insight on 15 of the PRX genes responding to tomato–Meloidogyne interaction and confirm that repression of PRX genes might be crucial for feeding site formation at the initial stages of infection. To study the involvement of PRX genes in resistance response, four genes have been selected: SGN-U143455, SGN-U143841 and SGN-U144042 consistently down-regulated and SGN-U144671 consistently up-regulated at infection site in compatible interaction. The expression changes were determined by qRT-PCR and in situ location at 2 dpi and 4 dpi, and in different root tissues of resistant and susceptible plants. Early upon infection (2 dpi), the transcripts levels of the four genes were strongly increased in infected tissue of resistant genotype. In situ hybridization showed transcript accumulation of them in meristem cortical cells, where the nematode made injury. The results obtained provide strong evidence that early induction of PRX genes is important for defence response of the resistance against nematode invasion. Moreover, the induction patterns of SGN-U144042 gene observed at 4 dpi in distal noninfected root tissue into the susceptible genotype and of SGN-U143841 gene in both genotypes suggest a potential involvement of PRX in the systemic defence response.