Influencia del mucílago sobre la colonización de Pseudomonas syringae y Azospirillum brasilense en Arabidopsis thaliana

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Fecha
2024
Idioma
es
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Editor
Universidad Andrés Bello
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Resumen
El mucílago es una estructura vegetal gelatinosa presente principalmente en algunas semillas y raíces. En semillas, esta matriz rica en pectina al hidratarse se expande posicionándose sobre la superficie. Está compuesto principalmente por una red de polisacáridos y desempeña funciones como la regulación de la germinación, la adhesión al suelo y la dispersión de semillas. Algunas bacterias presentes en la rizosfera, son capaces de degradar y metabolizar los monómeros del mucílago. Considerando la naturaleza glucosídica del mucílago y la capacidad de degradación de esta matriz por parte de cierto tipo de microorganismos (M.O), se propone que este compuesto presente en semillas de Arabidopsis thaliana facilita la colonización de bacterias. Como modelos bacterianos se usó el modelo patogénico Pseudomonas syringae y la bacteria benéfica Azospirillum brasilense. La propuesta se encuentra enmarcada en la siguiente hipótesis el mucílago presente en las semillas contribuye con la colonización de A. brasilense y P. syringae sobre los tejidos de A. thaliana debido su uso como sustrato metabolizable. Para abordar esta hipótesis planteamos el objetivo general de identificar el impacto del mucílago de semilla de A. thaliana sobre la colonización de tejidos por A. brasilense y P. syringae a través de su uso como fuente de carbono. Para esto se plantean tres objetivos específicos: 1) Determinar la capacidad de colonización de raíces o tejido foliar de A. thaliana por P. syringae y A. brasilense a partir de semillas, 2)Determinar la capacidad de P. syringae y A. brasilense de usar el mucílago de las semillas de A. thaliana como fuente de carbono, 3) Evaluar el efecto de las variaciones en la composición y cantidad de mucílago sobre la colonización de P. syringae y A. brasilense en A. thaliana a partir de la semilla. Aunque se ha descrito que existen bacterias rizosféricas que podrían metabolizar el mucílago, no se ha descrito en especies P. syringae ni en el género Azospirillum. Tampoco existen reportes evaluando si este influye en la colonización de las plantas. Los datos obtenidos en el presente trabajo, indican que el mucílago adherido y soluble de semillas de A. thaliana pueden ser metabolizados por P. syringae y A. brasilense. En los ensayos de cultivos en tierra y placa de semillas previamente inoculadas con los M.O se vio una promoción del crecimiento en plantas inoculadas con A. brasilense y síntomas de enfermedad provocadas por P. syringae lo que sugiere la colonización de ambos microorganismos. Además, se observó que variaciones en la composición y cantidad de mucílago afectan el desempeño benéfico de A. brasilense, indicando que la variación en esta matriz puede afectar la colonización con respecto al mucílago de semillas WT. Estos resultados indican una posible influencia del mucílago sobre la colonización de M.O. De acuerdo a esto, se concluye que esta matriz favorecería la interacción benéfica entre A. thaliana y M.O beneficiosos como A. brasilense. Esta investigación nos ayuda a profundizar en la comprensión de las interacciones planta-microorganismo y las funciones del mucílago de la semilla en esta interacción. Los resultados de esta investigación podrían tener aplicaciones en la agricultura y biotecnología en el desarrollo de estrategias de control de enfermedades o promoción del crecimiento de las plantas, contribuyendo así al avance científico y tecnológico.
The mucilage is a gelatinous plant structure present mainly in some seeds and roots. In seeds, this pectin-rich matrix expands upon hydration, positioning itself on the surface. It is mainly composed of a polysaccharide network and performs functions such as regulation of germination, soil adhesion, and seed dispersal. Some bacteria present in the rhizosphere are capable of degrading and metabolizing mucilage monomers. Considering the glucosidic nature of mucilage and the degradation capacity of this matrix by certain types of microorganisms (M.O), it is proposed that this compound present in Arabidopsis thaliana seeds facilitates bacterial colonization. The pathogenic model Pseudomonas syringae and the beneficial bacterium Azospirillum brasilense were used as bacterial models. The proposal is framed within the following hypothesis: the mucilage present in the seeds contributes to the colonization of A. brasilense and P. syringae on A. thaliana tissues due to its use as a metabolizable substrate. To address this hypothesis, we propose the general objective of identifying the impact of A. thaliana seed mucilage on tissue colonization by A. brasilense and P. syringae through its use as a carbon source. Three specific objectives are proposed: 1) Determine the colonization capacity of A. thaliana roots or leaf tissue by P. syringae and A. brasilense from seeds, 2) Determine the ability of P. syringae and A. brasilense to use A. thaliana seed mucilage as a carbon source, 3) Evaluate the effect of variations in mucilage composition and quantity on the colonization of P. syringae and A. brasilense in A. thaliana from the seed. Although rhizospheric bacteria capable of metabolizing mucilage have been described, it has not been described in P. syringae species or the Azospirillum genus. There are also no reports evaluating whether it influences plant colonization. The data obtained in this work indicate that the adhered and soluble mucilage of A. thaliana seeds can be metabolized by P. syringae and A. brasilense. In soil and seed plate culture assays previously inoculated with M.O, growth promotion was observed in plants inoculated with A. brasilense and disease symptoms caused by P. syringae, suggesting the colonization of both microorganisms. Additionally, it was observed that variations in mucilage composition and quantity affect the beneficial performance of A. brasilense, indicating that variation in this matrix can affect colonization with respect to WT seed mucilage. These results indicate a possible influence of mucilage on M.O colonization. Accordingly, it is concluded that this matrix would favor the beneficial interaction between A. thaliana and beneficial M.O such as A. brasilense. This research helps deepen our understanding of plant-microorganism interactions and the functions of seed mucilage in this interaction. The results of this research could have applications in agriculture and biotechnology in the development of disease control strategies or promotion of plant growth, thus contributing to scientific and technological advancement.
Notas
Memoria (Ingeniera en Biotecnología)
Palabras clave
Arabidopsis Thaliana, Análisis
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