Identificación de factores de virulencia determinantes de necrosis en infecciones compatibles planta-virus y su papel en la respuesta a estreses abióticos asociados al cambio climático

Resumen

Las infecciones de plantas por más de un virus son un fenómeno común en la naturaleza, condicionando la manifestación de síntomas en el hospedador vegetal. En los casos de interacción sinérgica entre virus, la infección mixta puede conducir a un agravamiento general de los síntomas, con la aparición de necrosis y la muerte de la planta en pocos días, lo que se conoce como necrosis sistémica (SN). Los sinergismos entre el potexvirus Potato virus X (PVX) y virus del género Potyvirus, en hospedadores susceptibles de Nicotiana spp., se han estudiado con cierto detalle, así como la SN que los acompaña. Sin embargo, el determinante de virulencia último responsable de la inducción de necrosis no había sido descrito hasta el presente trabajo de Tesis. Utilizando el par sinérgico PVX+PPV (de Plum pox potyvirus), en Nicotiana benthamiana, se ha puesto de manifiesto como la proteína P25, el supresor del silenciamiento génico por RNA (VSR, de Viral suppressor of RNA silencing) de PVX, es capaz de inducir respuestas de necrosis en presencia de otros VSRs potentes, como la proteína HC (de Helper component proteinase) de potyvirus. En un contexto de sinergismo PVX+PPV, el HC de PPV estabiliza o incrementa los niveles de los RNAs subgenómicos de PVX, entre ellos el responsable de la expresión de P25. Estos datos sugieren que durante la interacción sinérgica PVX-potyvirus la mayor acumulación de proteína P25 determina la aparición de la SN. El resultado de la interacción planta-virus depende de las condiciones ambientales. Debido a la actividad humana, y al cambio climático asociado, muchas de estas interacciones tendrán lugar en entornos futuros caracterizados por una elevada concentración de CO2, altas temperaturas, o bajo el efecto de fenómenos meteorológicos extremos, como sequías prolongadas. En la presente Tesis se ha realizado un estudio del efecto de estos estreses ambientales sobre el resultado de la infección con los virus modelo anteriores o con quimeras obtenidos a partir de los mismos. El elevado CO2 o las altas temperaturas, en general, son capaces de reducir la virulencia de las infecciones sencillas, pero tienen un efecto diferencial sobre las infecciones mixtas o alteran la capacidad necrogénica de P25. Todo ello incrementa la relevancia de las interacciones sinérgicas, pues estas podrían ser más frecuentes en el futuro. En general, todas las infecciones víricas examinadas en este trabajo también son capaces de incrementar la tolerancia a la sequía en los hospedadores modelo N. benthamiana y Arabidopsis thaliana. En este último hospedador, P25 también actúa como factor de virulencia, incrementando la gravedad de los síntomas cuando se expresa sistémicamente a partir de la quimera PPVP25. Las infecciones más virulentas, además, son las que confieren un mayor grado de tolerancia a sequía. Sin embargo, no debe inferirse una mayor eficacia biológica del hospedador a partir de esta mayor tolerancia sin considerar los efectos negativos derivados de una mayor virulencia. Así, solo las infecciones de virulencia moderada son capaces de inducir incrementos en el número de plantas productoras de semillas. En N. benthamiana, las infecciones analizadas reducen la tasa de transpiración, lo que puede justificar el incremento de tolerancia observado. En A. thaliana, este factor no parece contribuir de forma positiva a la retención de agua. El análisis metabólico de este último hospedador pone de manifiesto que las infecciones inducen una aclimatación metabólica previa a la exposición al estrés por sequía, con una elevada acumulación de metabolitos protectores, cambios metabólicos que resultan más pronunciados en la infección más virulenta (PPVP25). El análisis realizado con N. benthamiana y A. thaliana mutantes afectados en diversas rutas hormonales sugiere que el incremento de la tolerancia a la sequía inducido por los virus está regulado positivamente por el ácido salicílico, fitohormona defensiva que se induce durante la infección.