Aproximación transcriptómica y fisiológica para el estudio de los mecanismos moleculares involucrados en la interacción clavel (Dianthus caryophyllus L.) – Fusarium oxysporum f. sp. dianthi

Abstract

Vascular wilting caused by Fusarium oxysporum f. sp. dianthi (Fod) in carnations is undoubtedly one of the diseases with the greatest impact on the world flower sector. The molecular study of this plant-pathogen interaction will make it possible to propose new strategies for its early diagnosis and control in crops, and provide tools for the genetic design of varieties resistant to the pathogen. This study presents the first joint study of physiological parameters and comparative transcriptomics using RNAseq in this pathosystem. From the physiological approach, it was found that the mechanisms displayed by the plants of the resistant variety under study included stomatal closure without affecting the production of total chlorophyll, photochemical efficiency of photosystem II, or biomass production. Likewise, it was found that, at least in the varieties studied, leaf temperature can be postulated as an indicator for early diagnosis of the disease. On the other hand, the molecular mechanisms associated with resistance against Fod and displayed by the roots at early times include the activation of genes that code for potential RGA resistance proteins, oxidative burst, cell wall biogenesis, biosynthesis of specialized metabolites, chloroplast metabolism, and, in general, the transcriptional regulation related to stress response genes, defense response, and, to a lesser extent, some genes that participate in the response to osmotic stress, as well as some genes of hormonal pathways. In general, the transcriptional response, which was partially validated by RT-qPCR, is complex and shows components that are reported for the first time in the carnation response to the causal pathogen of vascular wilting.

El marchitamiento vascular causado por Fusarium oxysporum f. sp. dianthi (Fod) en clavel, es sin duda, una de las enfermedades con mayor impacto en el sector floricultor mundial. El estudio molecular de esta interacción planta-patógeno permitirá plantear nuevas estrategias para su diagnóstico temprano, control en los cultivos y brindar herramientas para el diseño genético de variedades resistentes al patógeno. En esta investigación se presenta el primer estudio conjunto de parámetros fisiológicos y de transcriptómica comparativa usando RNAseq en este patosistema. Desde el abordaje fisiológico, se encontró que los mecanismos desplegados por las plantas de la variedad resistente en estudio, incluyeron cierre estomático sin afectación en la producción de clorofilas totales, ni en la eficiencia fotoquímica del fotosistema II o la producción de biomasa. Igualmente, se encontró que, al menos en las variedades estudiadas, la temperatura foliar puede postularse como un indicador de diagnóstico temprano de la enfermedad. Por otra parte, los mecanismos moleculares asociados a resistencia contra Fod y desplegados por las raíces a tiempos tempranos, incluyen entre otros, la activación de genes que codifican para potenciales proteínas de resistencia RGA, estallido oxidativo, biogénesis de pared celular, biosíntesis de metabolitos especializados y metabolismo del cloroplasto, así como en general, la regulación transcripcional relacionada con genes de respuesta a estrés, respuesta de defensa y en menor medida algunos genes que participan de la respuesta a estrés osmótico, así como algunos genes de las rutas hormonales. En general la respuesta transcripcional, que fue parcialmente validada por RT-qPCR, es compleja y evidencia componentes que son reportados por primera vez en la respuesta del clavel al patógeno causal del marchitamiento vascular (Texto tomado de la fuente).