Inducción de Resistencia a enfermedades en plantas por Controladores Biológicos
CURSO DE CONTROL BIOLÓGICO DE PATÓGENOS DE PLANTAS 2008 Lic. Juan Pablo Oliver Departamento de Biología Molecular del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable
Introducción
• Las plantas han evolucionado con sofisticados y vigorosos sistemas de defensa para protegerse de los patógenos o cualquier agresor. • Estos sistemas pueden ser muy efectivos y una vez montados pueden ser capaces de prevenir la infección de una gran amplitud de patógenos. • La inducción de estos sistemas se puede lograr tanto mediante el empleo de inductores químicos como biológicos (controladores biológicos).
Las defensas de las Plantas
Defensas de las Plantas
Preformadas Inducibles
· Local
Respuesta
· Sistémica
Basal
Mediada por Proteínas R
Respuesta de defensa
Reconocimiento del patógeno.
Cambio en el flujo de iones.
Producción de especies ROS, reforzamiento de la pared y transducción de señales. Inducción de genes de defensa, producción de proteínas de defensa, fitoalexinas y HR.
Proteínas PR
(pathogenesis related)
Familia
PR-1 PR-2
Propiedad
Antifungica -1,3-glucanasa
PR-3
PR-4 PR-5 PR-6 PR-7 PR-8 PR-9 PR-10 PR-11 PR-12 PR-13 PR-14 PR-15 PR-16 PR-17
Quitinasa
Proteína de unión a quitina Thaumatin-like protein Inhibidor de proteinasa Endoproteinasa Quitinasa Peroxidasa Ribonucleasa Quitinasa Defensina Tionina Lipid transfer protein Oxalato oxidasa Oxalato oxidasa Desconosida
Inducción de Resistencia por Controladores Biológicos
• En varias ocasiones se ha observado que la inoculación con PGPR (plant-growth-promoting rhizobacteria) ha sido efectiva en el control de multiples enfermedades causadas por varios patógenos (ej.: Pseudomonas syringae pv. Lachrymans & Erwinia tracheiphilia).
• Se ha logrado identificar algunos M.O. como posibles inductores de las defensas de las plantas, junto con los posibles elicitores.
Elicitores
• Los elicitores pueden ser moléculas muy diversas:
– – – – – – – – – – – – – – – – Análogos de proteínas Avr. Ácido Salicílico. Sideróforos. Lipopolisacaridos. 2,3-butanodiol. Compuestos volátiles. Flagelina. Cold Shock Proteins. Transglutaminasa. -glucanos. Invertasa. Quitina. Ergosterol Xilanasa. Oligosacaridos. Compuestos de bajo peso molecular.
Elicitores
• A pesar de la cantidad de elicitores descriptos, ha sido difícil aislar elicitores específicos (ej.: para P. fluorescens), por lo cual se ha propuesto que la inducción podría resultar de una combinación de varios elicitores diferentes. • Los elicitores pueden tener varias funciones por lo que puede ser difícil distinguir entre antagonismo directo e indirecto. • Aun así, muchos PGPRs biocontroladores inducen resistencia sistémica independientemente de la producción de antibióticos.
Elicitores
• Muchos estudios han mostrado que la aplicación de quitina y quitosanos junto con los organismos biocontroladores mejora la eficacia del biocontrolador (la quitina probablemente induce enzimas quitinolíticas en el biocontrol).
• Los patógenos también poseen contramedidas para contrarrestar la inducción de resistencia por los biocontroladores, por ejemplo inactivando o metabolizando a los elicitores.
Inducción de Resistencia
• Existen estudios en los cuales se han observado cambios importantes en la expresión de varios genes a nivel de la raíz. Sin embargo aun no está claro mediante que mecanismo las plantas desarrollan resistencia sistémica.
• Los sistemas de inducción son complejos y aunque están parcialmente elucidados en algunas plantas modelo, su terminología puede ser confusas.
Inducción de Resistencia
• Además de la SAR y la ISR existe otro tipo de resistencia sistémica, inducida por bacterias no patógenas asociadas a la raíz: RISR (resistencia sistémica inducida por rhizobacterias).
• Es fenotipicamente similar a las resistencias inducidas por JA/Et y SA. Sin embargo es funcionalmente muy diferente. En ausencia de patógenos no se inducen proteínas PR ni fitoalexinas, pero cuando son desafiadas por un patógeno se observa que las plantas están “primed” y reaccionan rápida y fuertemente contra el patógeno por la inducción de mecanismos de defensa. La RISR resulta en la potenciación de las respuestas de defensa a patógenos mediante un sistema diferente a los clásicos conocidos mediados por JA/Et y SA.
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Conclusiones
• Quizás como un concepto más general, un importante número de productos microbianos han sido identificados como elicitores de las defensas, lo que indica que las defensas de la planta son, probablemente, estimuladas continuamente.
• Tales datos podrían sugerir que las plantas detectan la composición de las comunidades microbianas asociadas a la planta y responder a los cambios en la abundancia, tipo, y localización de las diferentes señales (esto podría
ser la causa de que la aplicación de inductores químicos o biocontroladores no siempre sean efectivos en la mejora de la salud o productividad de la planta).