Computational and molecular study of terpene synthase genes in trichoderma

  1. Vicente Muñoz, Isabel
Dirigida por:
  1. Enrique Monte Vázquez Director
  2. Giovanni Vannacci Director/a

Universidad de defensa: Universidad de Salamanca

Fecha de defensa: 15 de julio de 2020

Tribunal:
  1. Christophe Clément Presidente/a
  2. Lorenzo Guglielminetti Secretario/a
  3. María Rosa Hermosa Prieto Vocal
Departamento:
  1. MICROBIOLOGÍA Y GENÉTICA

Tipo: Tesis

Teseo: 636153 DIALNET lock_openTESEO editor

Resumen

Trichoderma comprende un amplio número de especies, de gran interés en el manejo de enfermedades de las plantas de cultivo y la industria. El amplio rango de estilos de vida de estas especies está respaldado por su diversidad de Metabolitos Secundarios (MSs). En este trabajo, se ha utilizado una combinación de enfoques de minería genómica y genómica comparativa generando una extensa visión sobre el potencial de biosíntesis de MSs en Trichoderma. La evaluación del contenido en genes core y clusters de genes involucrados en la producción de MSs en 21 cepas de 17 especies de Trichoderma muestra que las especies filogenéticamente cercanas tienen arsenales de MSs similares, y que las diferencias en los estilos de vida de estas especies podrían explicar las diferencias encontradas entre clados. Trichoderma contiene un sorprendente número de terpeno sintasas (TSs). La caracterización de estas enzimas, en base a elementos de secuencia conservados y análisis filogenético junto con TSs de función conocida, permitió asignar funciones putativas a 15 grupos de prenil-transferasas, terpeno ciclasas y proteínas quiméricas, proporcionando una visión general de la diversidad de esta familia génica dentro del género. Las enzimas trichodieno sintasas (TRI5) se encontraron en distintos contextos genómicos en especies no productoras de trichotecenos. En T. gamsii, tri5 se encuentra incluido en un cluster de 21.3 kb junto con un factor de transcripción, algunas encimas de modificaciones secundarias y un transportador. Dado que T. gamsii carece de los genes TRI necesarios para la biosíntesis de trichotecenos, tri5 podría estar involucrado en esta especie, en la biosíntesis de sesquiterpeno/s diferentes a los trichotecenos, participando así en vias metabólicas aun no definidas en Trichoderma. Las características de T. gamsii T6085 (Tgam), antagonista de Fusarium spp. y capaz de controlar la Fusariosis de la Espiga (FHB) en trigo, así como de colonizar la rizosfera y endofitar las raíces de las plantas de trigo, permitieron estudiar la regulación de los genes TSs en diferentes condiciones ambientales. El estrés oxidativo, salino y por baja disponibilidad de N, así como la presencia/ausencia de una fuente de C, afectaron diferencialmente la expresión de los genes TSs, y los resultados sugieren que la producción de diterpenos de indol podría ocurrir en respuesta al estrés oxidativo. La expresión de los genes TSs no cambió cuando el hongo crecía en las espigas de trigo en presencia/ausencia de F. graminearum. Sin embargo, una evidente reprogramación en la biosíntesis de terpenos parece ocurrir cuando el hongo coloniza las raíces de las plantas de trigo. Si se considera la expresión de tri5, los resultados sugieren que su regulación sería distinta en T. gamsii y T. brevicompactum. La fuerte expresión de tri5 durante la colonización de las raíces sugiere que este gen podría tener un papel importante en la interacción del hongo con la planta. Por otro lado, los perfiles metabólicos de Tgam revelaron la ausencia de trichotecenos, y la habilidad del hongo para producir diterpenos y grandes cantidades de pironas. Este trabajo proporciona i) una visión extensa del potencial de biosíntesis de MSs en Trichoderma, ii) una caracterización genómica detallada de la diversidad en la familia de TSs en Trichoderma, iii) una fotografía de la regulación de las TSs en Tgam en diferentes situaciones ambientales, iv) algunas claves sobre la regulación de tri5 en Tgam y su relevancia en la relación con la planta, y v) preguntas interesantes sobre el significado biológico de tri5 en especies beneficiosas de Trichoderma.