Cambios en la ruta mevalónica como respuesta a la infección por Nacobbus aberrans en chile CM-334

Abstract

Se determinó la acumulación de transcritos de los genes Hmg (Hmg1, Hmg2 y Hmg3, responsables de la regulación de la biosíntesis de esteroles y fitoalexinas), FPPS (farnesil pirofosfato sintasa), SS (escualeno sintasa, implicado en la síntesis de esteroles) y EAS (5-epiaristoloqueno sintasa, responsable de la síntesis de fitoalexinas), la actividad enzimática de 3-hidroxi-3-metilglutaril CoA-reductasa (HMGCoA-r) y EAS, y el contenido de capsidiol en raíces de chile CM-334 infectadas y no infectadas por Nacobbus aberrans. Las plantas se inocularon con 2000 J2 de N. aberrans o se transplantaron en suelo naturalmente infestado por éste, y se mantuvieron en cámaras de crecimiento e invernadero, respectivamente. A los 0, 2, 7, 14 y 21 días después de la inoculación (ddi) y a los 0, 7, 14, 21 y 28 días después del transplante (ddt), se analizó por RT-PCR la acumulación de mRNA de los genes mencionados y se determinó la actividad HMGCoA-r y EAS. En plantas infectadas por el nematodo, la acumulación de transcritos de Hmg1 fue menor que Hmg2 a los 2 ddi; mientras que a los 21 ddi los transcritos de Hmg1 fueron mayores que Hmg2 en comparación con las plantas control; la mayor acumulación de Hmg1 se asoció con un incremento en la actividad de HMGCoAr y la presencia del estadio de hembra inmadura. La acumulación de EAS en las raíces infectadas por N. aberrans generalmente se relacionó con un incremento en la actividad de EAS, aunque el incremento no fue directamente proporcional; la mayor actividad de EAS se registró de los 14 a los 21 días posteriores a la exposición de las plantas al nematodo. Hmg3 y SS se acumularon constitutivamente. En presencia del nematodo FPPS presentó el mayor incremento a los 21 ddi. El contenido de capsidiol en las raíces de plantas inoculadas con 2000 J2 y mantenidas en cámaras de crecimiento fue menor que el encontrado en las raíces no inoculadas, tal reducción fue significativa a los 7 (Tukey, = 0.01) y 14 ddi (Tukey, = 0.05); en plantas provenientes de invernadero, las diferencias fueron significativas a los 14 (Tukey, = 0.01) y 21 ddt (Tukey, = 0.05). El capsidiol causó la inmovilización de los J2 de N. aberrans y ésta fue mayor en la medida en que se incrementó la concentración (desde 0.01 hasta 1.50 µg de capsidiol/mL) y el tiempo de exposición a la fitoalexina. Este efecto en los juveniles se observó desde las 24 h de exposición al compuesto y fue más evidente a las 72 h, tiempo en el que se encontraron diferencias altamente significativas entre todas las concentraciones probadas en comparación con el testigo (Tukey, = 0.0001). Sin embargo, los J2 recobraron su movilidad cuando el capsidiol fue reemplazado por agua, lo que sugiere que el efecto de la fitoalexina fue sólo nematostático. Los resultados obtenidos en la presente investigación sugieren que N. aberrans modifica la expresión de algunos genes de la ruta mevalónica abatiendo la acumulación de capsidiol y propiciando un abastecimiento adecuado de esteroles para proveerse de condiciones favorables para su establecimiento y desarrollo. _______________ MEVALONIC PATHWAY CHANGES INDUCED BY Nacobbus aberransIN CHILLI CM-334. ABSTRACT: Transcripts accumulation of the Hmg (Hmg1, Hmg2 and Hmg3, responsible for the regulation of sterols and phytoalexins synthesis), FPPS (farnesyl pyrophosphate synthase), SS (squalene synthase, involved in sterols synthesis) and EAS (5-epiaristolocheno synthase, responsible for phytoalexins synthesis) genes, enzyme activity of 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase (HMGCoA-r) and EAS, and capsidiol content in roots of chilli pepper CM-334 infected and non-infected by Nacobbus aberrans were determinate. Plants were inoculated with 2000 J2 of N. aberrans or transplanted in soil naturally infested, and kept in growth chambers and greenhouse, respectively. At 0, 2, 7, 14 and 21 days after inoculation (dai) and at 0, 7, 14, 21 and 28 days after transplanting (dat) the mRNA accumulation of genes mentioned above was analyzed by RT-PCR, and HMGCoA-r and EAS activity were determinate. In nematode infected plants, the accumulation of Hmg1 transcripts was lower than thase of Hmg2 at 2 dai, but at 21 dai the Hmg1 transcripts were higher than those of Hmg2 compared to the control plants; at this time the largest accumulation of Hmg1 was associated with an increase in activity of HMGCoAr and the presence of the immature female stage. EAS accumulation in roots infected by N. aberrans usually was associated with an increase in EAS activity, although the relationship was not directly proportional; the higher activity of EAS was observed at 14 and 21 days after plants were exposed to the nematode. Accumulation of SS and Hmg3 was constitutive. In presence of the nematode, FPPS showed the highest increase at 21 dai. Capsidiol content in roots of plants inoculated with 2000 J2 and maintained in growth chambers, was lower than in the non-inoculated ones, this reduction was significant at 7 (Tukey, = 0.01) and 14 (Tukey, = 0.05) dai; in plants grown in greenhouse, differences were significant at 14 (Tukey, = 0.01) and 21 dat (Tukey, = 0.05). Capsidiol caused the immobilization of J2 of N. aberrans and the effect was greater as the time of exposure and capsidiol concentration increased (from 0.01 to 1.50 µg of capsidiol/mL). Juvenile’s immobilization was observed since 24 h of exposure being more evident at 72 h; differences were highly significant at all tested concentrations in comparison to the control (Tukey, = 0.0001). However, the phytoalexin effect was only nematostatic since J2 recovered mobility when capsidiol was replaced by water. The results of this study suggest that N. aberrans modifies the expression of some genes of the mevalonic pathway by lowering accumulation of capsidiol and promoting an adequate supply of sterols to provided favorable conditions for its establishment and development.