Aproximación bioquímica al estudio de las rutas de señalización involucradas en la resistencia del clavel (Dianthus caryophyllus L.) al patógeno Fusarium oxysporum f. sp. dianthi

Abstract

El marchitamiento vascular causado por Fusarium oxysporum f. sp. dianthi (Fod) es la enfermedad que más afecta el cultivo de clavel. Comprender la naturaleza de la interacción entre la planta y el patógeno, puede ayudar a elucidar los mecanismos determinantes de la resistencia a la enfermedad. Es por ello que en la presente investigación se evaluó la acumulación de hormonas asociadas a las rutas de señalización del ácido jasmónico (JA) y el ácido salicílico (SA), a nivel de simplasto durante la interacción clavel-Fod. Así mismo, se evaluaron algunas enzimas asociadas con la activación de dichas rutas; guayacol peroxidasa (GPX), polifenoloxidasa (PFO), lipoxigenasa (LOX), fenilalanina amonio liasa (PAL) y fosfolipasa D (PLD). Para ello, se seleccionaron condiciones experimentales para la extracción y determinación de cada una de estas enzimas a partir de simplasto de la planta. Posteriormente, para su evaluación en la interacción con el patógeno, se realizó un ensayo de inoculación usando dos variedades de clavel con niveles contrastantes de resistencia a la enfermedad: Golem (R) y Solex (S). Se determinó que a nivel de simplasto de raíz, se presenta una acumulación de las hormonas ácido salicílico (SA) y salicilato de metilo (MeSA), a los 1 y 2 días post-inoculación (dpi), respectivamente. Esta respuesta se relacionó con la inducción diferencial de la enzima GPX al 1 dpi en la variedad resistente, asociada al incrementó en los niveles transcripcionales para un gen codificante para una GPX simplástica. A su vez el jasmonato de metilo (MeJA), presentó un aumento por efecto de la inoculación en tiempos tempranos y tardíos en los dos genotipos evaluados. Por otra parte, a nivel de tallo, a 1 dpi se presentó inducción de la actividad enzimática de GPX, PFO, PAL y PLD, indicando una respuesta multicomponente; asociada en el caso de la enzima GPX a un aumento a nivel transcripcional. Así mismo en este órgano se presentó un incremento de MeSA en los 1 y 14 dpi, mientras que SA se acumuló en tiempos tardíos; la acumulación de MeJA fue evidente a tiempos tempranos en ambos genótipos. Esta investigación evidencia por primera vez la complejidad de los procesos de señalización en la resistencia al marchitamiento vascular.

Abstract Vascular wilting caused by Fusarium oxysporum f. sp. dianthi (Fod) is the most important disease affecting carnation crop. Understanding the biochemical nature of this interaction, could help to determine which mechanisms are determining the resistance to this disease. In the present investigation, the symplastic level of hormones in the signaling pathways of jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA) during the carnation-Fod interaction were evaluated. Likewise, the activity of some enzymes associated with the activation of these pathways were assesed; guaiacol peroxidase (GPX), polyphenoloxidase (PFO), lipoxygenase (LOX), phenylalanine ammonia lyase (PAL) and phospholipase D (PLD). To do that, experimental conditions were selected for the extraction and determination of each enzyme from the plant's symplast. Subsequently, an inoculation bioassay was carried out using two carnation cultivars presenting contrasting levels of resistance to the disease: Golem (R) and Solex (S). It was determined that at root symplastic level, SA and methyl salicylate (MeSA) were accumulated in early times (1 and 2 dpi). In the same way, MeJA accumulates at both, early an late times after inoculation. This response was associated to the differential induction of the GPX enzymatic activity at 1 dpi, which was related to the transcriptional levels increase shown for a gene coding for a symplastic GPX. On the other hand, at the stem level, at 1 dpi, induction of the enzymatic activity of GPX, PFO, PAL and PLD occurred, indicating a multicomponent response; associated in the case of the GPX enzyme to an increase at the transcriptional level. Likewise, in this organ an increase of MeSA was presented at 1 and 14 dpi, whereas SA accumulated in late times; the accumulation of MeJA was evident at early times in both gentotypes. This investigation evidences for the first time the complexity of the signaling processes in resistance to vascular wilt.