Deciphering the molecular basis of podosphaera xanthii - cucurbits interaction

Resumen

INTRODUCCIÓN Los oídios son una de las enfermedades de plantas más comunes, causadas por hongos con el mismo nombre y caracterizadas por la aparición de manchas blancas pulverulentas en la superficie de hojas, peciolos, tallos y raramente en frutos. Los oídios son hongos biotrofos obligados, es decir, requieren de células vivas del huésped para completar su ciclo de vida. La biotrofia de estos patógenos viene determinada por unas estructuras especializadas de parasitismo denominadas haustorios, los cuales se desarrollan dentro de las células de la planta, encargándose de la obtención de nutrientes y la secreción de proteínas. Los oídios afectan a una amplia variedad de angiospermas, incluyendo cultivos con gran relevancia comercial como las cucurbitáceas (melón, calabacín, pepino…). El principal agente causal del oídio de las cucurbitáceas, Podosphaera xanthii, es uno de los factores limitantes más importantes para la producción de estos cultivos. En la práctica, la aplicación de fungicidas es la principal estrategia para el control de esta enfermedad; sin embargo, su impacto es moderado dada la gran rapidez con la que P. xanthii desarrolla resistencia frente a los principales fungicidas, haciendo, por tanto, necesario el desarrollo de nuevas estrategias de control. Este hecho, unido a la escasez de conocimientos relacionados con las bases moleculares de las interacción de este hongo con sus huéspedes, han motivado el desarrollo de esta Tesis Doctoral. DESARROLLO Este trabajo ha sido abordado tanto desde la perspectiva del huésped como desde la del patógeno, realizando un estudio de los cambios de expresión génica en plantas de melón durante los primeros estadios de la interacción compatible con P. xanthii y centrándonos en la repercusión fisiológica que estos cambios tienen en dos procesos fundamentales de la planta: la fotosíntesis y la síntesis de metabolitos secundarios. Los cambios en fotosíntesis parecen venir mediados por la lucha en la obtención/limitación de nutrientes durante la infección de P. xanthii, mientras que los cambios en el metabolismo secundario se basan en el bloqueo de ciertas rutas metabólicas relacionadas directamente con las defensas de la planta. En cuanto al patógeno, nos centramos en estudiar su estructura clave de patogénesis, el haustorio. Con tal fin, pusimos a punto una técnica de aislamiento que nos permitió llevar a cabo estudios transcriptómicos específicos haustoriales y obtener nuevos conocimientos sobre el papel del haustorio en la biotrofia y la patogenia de los oídios. Además, pudimos identificar genes altamente expresados que codificaban proteínas secretadas exclusivamente por el haustorio. Entre estas proteínas se encontraban dos fosfatasas ácidas y una monooxigenasa lítica de quitina. Las fosfatasas ácidas mostraron un papel clave en el desarrollo de P. xanthii, seguramente por su implicación en la obtención de fósforo vía haustorio, y por consiguiente, se propusieron como dianas prometedoras para el desarrollo de nuevos fungicidas. Por su parte, el estudio de la monooxigenasa lítica secretada exclusivamente por el haustorio nos permitió conocer uno de los principales mecanismos de esta estructura para evadir el reconocimiento de la quitina de su pared celular. Esta enzima podría estar implicada en la degradación de fragmentos grandes de quitina en pequeños oligómeros incapaces de desencadenar la respuesta de defensa de la planta. CONCLUSIÓN La realización de esta Tesis Doctoral nos ha permitido conocer con más detalle los mecanismos moleculares de la interacción P. xanthii – cucurbitáceas, sentando las bases para el desarrollo de futuros estudios mediante diferentes aproximaciones de biología de sistemas basadas en los datos transcriptómicos generados, así como proponer una estrategia novedosa para la identificación de dianas que sirvan para el desarrollo racional de nuevos fungicidas a partir del análisis funcional de proteínas secretadas específicas del haustorio.