Evaluación del papel de Swo1 de Trichoderma atroviride en la interacción con plantas de chile variedad mirasol

RESUMEN EVALUACIÓN DEL PAPEL DE Swo1 DE Trichoderma atroviride EN LA INTERACCIÓN CON PLANTAS DE CHILE VARIEDAD MIRASOL Palabras claves: Endófitos, swollenina, PGPM, tolerancia, estrés abiótico, resistencia a hongos fitopatógenos El cultivo de chile (Capsicum annuum) es considerado uno de los cultivos más importantes del mundo. Uno de los principales desafíos que presenta la diversidad de chiles en México, como muchos otros cultivos, es la disminución de su producción. Las principales causas son el crecimiento deficiente de las plantas y la destrucción de cultivos debido a factores bióticos y abióticos. El cultivo productivo del chile implica un uso excesivo e indiscriminado de agentes químicos; para reducir el uso de estos químicos y contrarrestar los daños que estos producen tanto al ambiente como al ser humano, una alternativa ha sido implementar el uso de microorganismos promotores del crecimiento vegetal (PGPM) por su capacidad de estimular directamente el crecimiento de las plantas e inducir resistencia sistémica a través de diversos mecanismos. El género Trichoderma tiene una larga tradición de uso en la agricultura y la industria. Varias especies de Trichoderma establecen una relación simbiótica con las raíces de cultivos económicamente importantes. Se ha sugerido que la capacidad de incrementar el crecimiento y la productividad de las plantas a través de la colonización por Trichoderma implica la solubilización de nutrientes minerales y la producción de fitohormonas. Además de los beneficios del desarrollo vegetal, se ha reportado que las cepas de Trichoderma tienen la capacidad de influir en la resistencia sistémica de las plantas protegiéndolas principalmente de bacterias, virus y hongos fitopatógenos, aunque también hay reportes de que puede activar la resistencia sistémica, que puede influir positivamente frente al estrés abiótico y biótico. Algunas vías que Trichoderma activa en la planta para mantener condiciones intracelulares estables en presencia de factores ambientales de estrés, es aumentar su potencial osmótico a través de la acumulación de osmolitos intracelulares como prolina, glicina, betaína, manitol y trehalosa (Wang et al., 2007). Se sabe que Trichoderma libera moléculas como: xilanasas, peptaiboles, ceratoplataninas, swolleninas, entre otras, que la planta reconoce y a través de la interacción del sistema radicular, estimula los mecanismos de defensa que conducen a la acumulación de componentes de las vías de señalización del ácido jasmónico y etileno (hormonas ampliamente estudiadas en la respuesta a diferentes tipos de estrés), así como hidroperóxido liasa, peroxidasa y fenilalanina amonio liasa que inducen la lignificación (Druzhinina et al., 2011). En este trabajo de investigación se evaluó el papel de una proteína tipo expansina (swollenina) de Trichoderma atroviride (cepas mutantes y sobreexpresantes) en la respuesta al estrés abiótico (sequía). Se demostró además que el tratamiento con las cepas sobreexpresantes de swollenina aumentó el tiempo de supervivencia (13 días) de las plantas ante un déficit hídrico, comparado a los 9 días de supervivencia de las plantas inoculadas con la cepa silvestre de T. atroviride. Se comprobó que hubo un aumento significativo mayor de prolina en estas plantas en comparación con el resto de los tratamientos. De igual forma se evaluó la respuesta de plantas de chile guajillo frente al fitopatógeno Rhizoctonia solani, donde las plantas tratadas con las cepas sobreexpresantes presentaron un porcentaje de daño mucho menor que las plantas no inoculadas e inoculadas con la cepa silvestre.

ABSTRACT EVALUATION OF THE ROLE OF Swo1 OF Trichoderma atroviride IN THE INTERACTION WITH PLANTS OF CHILE VARIETY MIRASOL. Keywords: Endophyte, Swollenin, PGPM, Phytopathogen resistance, abiotic stress tolerance. Abstract. Chili peppers (Capsicum annuum) are considered one of the most important crops in the world. A principal challenge presented by the diversity of chili peppers in México, like many other crops, is the decrease in their production. The main causes are poor plant growth and crop destruction due to biotic and abiotic factors. To counteract the damage produced by agrochemicals and reduce its use, in recent years an alternative has been the use of plant-growth promotion microorganisms (PGPM), because of its ability to directly stimulate the growth of plants and induce systemic resistance through various mechanisms. The genus Trichoderma has a long tradition of use in agriculture and industry. Several Trichoderma species establish a symbiotic relationship with roots of economically important crops. It has been suggested that the ability to increase the growth and productivity of plants through colonization by Trichoderma involves the solubilization of mineral nutrients and the production of phytohormones. In addition to the benefits of plant development, it has been reported that Trichoderma strains have the ability to influence the systemic resistance of plants, thus protecting them mainly from bacteria, viruses and phytopathogenic fungi, although there are also reports that it can activate the Systemic Resistance against abiotic stress. Some pathways that Trichoderma activates in the plant to maintain stable intracellular conditions in the presence of environmental stress factors, is to increase its osmotic potential through the accumulation of intracellular osmolytes such as proline, glycine, betaine, mannitol and trehalose (Wang et al., 2007). Trichoderma is known to release molecules such as: xylanases, peptaibols, ceratoplatanins, swollenins, among others, which the plant recognizes and, through the interaction of the root system, stimulate the defence mechanisms that leads to the accumulation of components of the acid signalling pathways. Jasmonic acid and ethylene (hormones widely studied in the response to different types of stress), as well as hydroperoxide lyase, peroxidase and phenylalanine ammonium lyase that induce lignification (Druzhinina et al., 2011). This project evaluated the role of an expansin-like protein (Swollenin) from Trichoderma atroviride (overexpressing and mutant strains) in response to abiotic stress (drought). It was demonstrated that the treatment with the overexpressing strains of Swollenin increased the survival time (13 days) of the plants in the face of a water deficit, compared to 9 days of those plants inoculated with the wild strain of T. atroviride. We verified that there was a significantly higher increase in proline in these plants compared to the rest of the treatments. Similarly, the response of guajillo chili plants against the phytopathogen Rhizotocnia solani was evaluated, when the were plants treated with the overexprsessor strains they showed a much lower percentage of damage than the non-inoculated plants or plants inoculated with the wild type strain.