Efecto de la aplicación de fosfito de potasio en la biosíntesis de metabolitos durante la interacción clavel (Dianthus caryophyllus L.) - Fusarium oxysporum f. sp. dianthi

Abstract

En la presente investigación se estudió el efecto que tiene la aplicación de una disolución al 3% de fosfito de potasio en la bioquímica de raíces de clavel durante la inducción de resistencia al patógeno Fusarium oxysporum f. sp. dianthi. Si bien las disoluciones de fosfito de potasio han sido usadas como fertilizantes, fungicidas sistémicos o activadores de defensa natural, para el caso del cultivo del clavel, su uso ha sido limitado y existen solo algunos reportes recientes sobre su papel como inductor de resistencia. Es por ello que, con el fin de profundizar en los procesos involucrados en la acción de este inductor, en la presente investigación, aplicando herramientas de análisis metabolómico no dirigido, se estudiaron los metabolitos que se acumulan en raíces de la planta por acción de este inductor de resistencia y se estudió la expresión de genes asociados con algunos de los metabolitos de interés. Para ello, en una primera etapa se llevó a cabo un ensayo in vivo donde se seleccionó la estrategia para la aplicación de la disolución de fosfito en el suelo. Posteriormente, se realizó la obtención del perfil metabólico mediante GC-MS, con previa derivatización con agente sililante; en este punto se identificaron metabolitos diferenciables para los tratamientos estudiados, entre los cuales se destacan algunos aminoácidos, carbohidratos y ácidos orgánicos, entre otros. Estos resultados indicaron que mecanismos como el metabolismo de aminoácidos, transporte de nitrógeno, metabolismo de carbohidratos y señalización en plantas, son importantes en la inducción de resistencia. Finalmente, en una tercera etapa se estudiaron los niveles transcripcionales de los genes p5cr y npr1, los cuales participan en la biosíntesis de prolina y en la activación de RSA (Resistencia Sistémica Adquirida), respectivamente. Se encontró que la aplicación del inductor generó un aumento en los niveles transcripcionales de dichos genes en la variedad susceptible, confirmando a nivel molecular la activación de las rutas estudiadas en este fenómeno biológico. Los hallazgos encontrados en esta investigación permiten sugerir que el uso de fosfito de potasio, en su rol de inductor de resistencia, potencializa la síntesis de metabolitos asociados a defensa vegetal, muy probablemente asociada a la activación de RSA dependiente de ácido salicílico. (Texto tomado de la fuente)

In the present study, the effect of 3% potassium phosphite solution on the carnation root biochemistry during the resistance induction to the pathogen Fusarium oxysporum f. sp. dianthi was evaluated. Although potassium phosphite solutions have been used as fertilizers, systemic fungicides, or natural defense activators, in the case of carnation cultivation, their use has been limited, and there are only a few recent reports on their role as a resistance inducer. Therefore, to deepen the processes involved in the action of this inducer, in the present investigation, applying untargeted metabolomics-based analysis tools, those metabolites differentially accumulated in plant roots due to the action of this resistance inducer, as well as the expression of genes associated with some of the top-ranked metabolites, were studied. In this regard, the first stage involved an in vivo test where the strategy for applying the phosphite solution in the soil was selected. Subsequently, the metabolic profile was obtained by GC-MS, with prior derivatization with a silylating agent. At this point, differentiable metabolites were identified for the studied treatments, among which some amino acids, carbohydrates, and organic acids, among others, were statistically recognized. These results indicated that mechanisms such as amino acid metabolism, nitrogen transport, carbohydrate metabolism, and plant signaling are relevant for resistance induction. Finally, the third stage comprised the evaluation of transcriptional levels of the p5cr and npr1 genes, which participate in proline biosynthesis and ASR (Acquired Systemic Resistance) activation, respectively. It was found that the inducer application generated a transcriptional level increase in the test genes for the susceptible carnation variety, confirming at the molecular level the activation of those pathways studied in this biological phenomenon. The findings in this research suggest that the use of potassium phosphite, in its role as a resistance inducer, potentiates the synthesis of metabolites associated with plant defense, most likely associated with salicylic acid-dependent ASR activation.