Inducción de resistencia sistémica en plantas de tomate contra Pseudomonas syringae pv. tomate por Pseudomonas spp

Abstract

El cultivo de tomate se destaca a nivel mundial por su importancia económica y valor nutricional, siendo esencial en la agricultura Colombiana con una producción significativa. Sin embargo, la peca bacteriana, causada por Pseudomonas syringae pv. tomate (Pst), amenaza los rendimientos con daños en hojas y frutos. A pesar del uso común de agroquímicos, con sus consecuencias ambientales negativas, estrategias como el control biológico con hongos y bacterias rizosféricas, especialmente del género Pseudomonas, emergen como alternativas sostenibles para inducir resistencia sistémica ante el estrés biótico y prevenir enfermedades. Las plantas, con defensas constitutivas y mecanismos de respuesta, despliegan respuestas clave ante amenazas de herbívoros, patógenos y estres ambiental. La inducción de resistencia en plantas se activa mediante compuestos orgánicos volátiles (COVs) producidos por bacterias, desempeñando un papel esencial en la comunicación planta-microorganismo al modular vías metabólicas y defensivas. El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad de inducción de resistencia sistémica en plantas de tomate por 10 cepas de Pseudomonas rizosféricas contra Pseudomonas syringae pv. tomate (Pst 338). De estas, las cepas 063, 090 y 093 mostraron reducción de síntomas de peca bacteriana, seleccionando la cepa 090 para continuar el estudio. Se llevaron a cabo ensayos de compuestos orgánicos volátiles a las 24 y 48 horas con el fin de investigar si la producción de estos por parte de la cepa estaba induciendo resistencia en las plantas contra Pst 338. Los resultados indicaron que, efectivamente, la cepa 090 disminuye los síntomas de la peca bacteriana en el intervalo de 48 horas. A continuación, se procedió a evaluar la expresión de los genes PR1a y LOXD, reconocidos como marcadores de los ácidos salicílico (SA) y jasmónico (JA), respectivamente, en dos momentos distintos. En el primer momento, se inoculó la cepa 090 junto con solución salina (S.s) y Acibenzolar-S-metilo (ASM), este último utilizado como control debido a su capacidad para inducir la ruta metabólica del ácido salicílico. En el segundo momento, se evaluó la expresión de estos genes con los mismos tratamientos, pero incluyendo la inoculación de Pst 338. Los resultados obtenidos nos indicaron que la cepa 090 indujo una mayor expresión del gen LOXD, sugiriendo que la ruta de señalización activada por esta cepa es la del ácido jasmónico. Se observó que, cuando las plantas eran inoculadas con Pst 338 en hojas, la expresión predominante fue la del gen PR1a, concluyendo así que el patógeno activa la ruta de señalización del ácido salicílico. De manera similar, tanto la S.s como el ASM sin patógeno también indujeron la expresión del gen PR1a. Estos resultados son cruciales para orientar investigaciones en laboratorios de fitopatología, ofreciendo una mayor comprensión de las posibles rutas de señalización activadas por los microorganismos en la interacción planta-microorganismo (Texto tomado de la fuente).

The cultivation of tomatoes stands out worldwide for its economic importance and nutritional value, being essential in Colombian agriculture with a significant production. However, bacterial speck, caused by Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst), threatens yields with damage to leaves and fruits. Despite the common use of agrochemicals, with their negative environmental consequences, strategies such as biological control with rhizospheric fungi and bacteria, especially from the Pseudomonas genus, emerge as sustainable alternatives for disease management by inducing systemic resistance against biotic stresses. Plants, with constitutive defenses and response mechanisms, deploy key responses to threats from herbivores, pathogens, and environmental stress. The induction of resistance in plants is activated by volatile organic compounds (VOCs) produced by bacteria, playing an essential role in plant-microorganism communication by modulating metabolic and defensive pathways. The objective of this work was to evaluate the capacity for systemic resistance induction in tomato plants by 10 rhizospheric Pseudomonas strains against Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst 338). Of these, strains 063, 090, and 093 showed a reduction in bacterial speck symptoms, selecting strain 090 to continue the study. Volatile organic compound assays at 24 and 48 hours were conducted to investigate whether the production of these compounds by the strain was inducing resistance in plants against Pst 338. The results indicated that, indeed, strain 090 decreases the symptoms of bacterial speck within 48 hours. Next, the expression of the PR1a and LOXD genes, recognized as markers of salicylic acid (SA) and jasmonic acid (JA), respectively, was evaluated at two different times. In the first moment, strain 090 was inoculated along with saline solution (S.s) and Acibenzolar-S-methyl (ASM), the later used as control due to its ability to induce the salicylic acid metabolic pathway. In the second moment, the expression of these genes was evaluated with the same treatments, but including the inoculation of Pst 338. The results indicated that strain 090 induced a higher expression of the LOXD gene, suggesting that the signaling pathway activated by this strain is the jasmonic acid pathway. When plants were treated with Pst 338 on leaves , the predominant expression was that of the PR1a gene, concluding that the pathogen activates the salicylic acid signaling pathway. Similarly, both S.s and ASM without pathogen also induced the expression of the PR1a gene. These results are crucial to guide research in phytopathology laboratories, offering a greater understanding of the possible signaling pathways activated by microorganisms in the plant-microorganism interaction.