Estudio de los cambios transcriptómicos producidos por infecciones virales en plantas, rol de fitohormonas y su vinculación con la progresión de síntomas

Abstract

Las pérdidas en cultivos ocasionadas por virus dependen mayormente de la severidad de los síntomas producidos. La comprensión de los mecanismos moleculares que subyacen a la producción de síntomas es de importancia para el desarrollo de estrategias que permitan reducir las pérdidas ocasionadas por fitovirus. Mediante el uso de cepas de virus de los géneros Tobamovirus y Potyvirus, el presente trabajo analizó la relación entre la severidad de sus síntomas en Nicotiana tabacum y Arabidopsis thaliana con su capacidad para alterar diferencialmente parámetros morfológicos, fisiológicos y transcriptómicos relevantes para los procesos de desarrollo y respuestas a estrés, hormonas y defensa. Los resultados indicaron que a tiempos tempranos de la infección en tejidos sistémicos, cuando aún no son visibles los síntomas característicos de la infección, se producen cambios moleculares importantes. Éstos incluyen alteraciones en la acumulación de metabolitos vinculados con procesos de señalización y defensa, así como cambios transcriptómicos en genes clave en redes de senescencia, defensa y respuesta a hormonas. La respuesta de microRNAs con importantes roles en el desarrollo ante tratamientos con hormonas y virus exhibió un componente transcripcional y muchos de estos genes reguladores evidenciaron un patrón bifásico de cambios, sugiriendo que los procesos que conducen a su alteración en etapas tempranas de la infección difieren de los que condicionan la misma a etapas avanzadas. En Arabidopsis, gran parte de las diferencias en alteraciones fisiológicas y de síntomas inducidas por distintas cepas de un Potyvirus se perdieron en plantas mutantes para la vía del ácido salicílico. A la luz de estos hallazgos, se propone un mecanismo por el cual la retroalimentación entre ácido salicílico y especies reactivas de oxígeno determina la activación de genes clave en los procesos de desarrollo y senescencia.

Losses on crops caused by virus mostly depend on symptoms severity. The understanding of the molecular mechanisms underlying the production of symptoms is important for the development of strategies that will reduce the losses caused by plant virus. By using viral strains of virus of the genus Tobamovirus and Potyvirus, this study analyzed the relationship between the severity of their symptoms in Nicotiana tabacum and Arabidopsis thaliana with their ability to differentially alter physiological, morphological and transcriptomic parameters relevant to the processes of development and responses to stress, hormones, and defense. The results indicated that at early times of infection in systemic tissues, when the characteristic symptoms of the infection are still not visible, important molecular changes occur. These include alterations in the accumulation of metabolites linked to processes of signaling and defense, as well as transcriptomic changes in key genes in senescence, defense and response to hormones networks. The response of microRNAs with important roles in development following treatment with hormones and viruses exhibited a transcriptional component and many of these regulatory genes showed a biphasic pattern of changes, suggesting that the processes that lead to their alteration at early stages of infection differ from which condition it to advanced stages. In Arabidopsis, much of the differences in physiological changes and symptoms induced by different strains of a Potyvirus were lost in mutant plants for salicylic acid pathway. In the light of these findings, a mechanism is proposed by which the feedback between salicylic acid and reactive oxygen species determines the activation of key gen es in the processes of development and senescence.