Control biológico de oídio de cucurbitáceas mediante bacterias inductoras de resistencia sistémica. Rutas de señalización inducidas en la planta y determinantes bacterianos implicados

Abstract

Una de las principales enfermedades que afectan a los cultivos de cucurbitáceas es el oídio causado por Podosphaera fusca. En España, el 70% de la superficie de cultivo dedicada a melón se desarrollan al aire libre, lo que representa una seria limitación para muchos de los agentes de control biológico actualmente diseñados frente a esta enfermedad. Para superar este inconveniente, en este trabajo nos hemos planteado la selección de bacterias que aplicadas a las raíces de plantas de melón sean capaces de promover su crecimiento (PGPR) y proporcionar un control de la enfermedad mediante la activación de los mecanismos de defensa de la planta asociados a la resistencia sistémica inducida(ISR). Para realizar este estudio partimos de una colección de cepas de Bacillus spp. Y Pseudomonas spp., evaluamos su potencial como bacterias PGPR mediante el análisis de distintas características fenotípicas asociadas a estas bacterias. Este análisis nos permitió seleccionar 2 cepas de Bacillus subtilis, UMAF 6639 y UMAF 6614, una de Bacillus cereus, UMAF8564, y dos cepas de Pseudomonas fluorescens, UMAF6031 y UMAF6033. Estas cepas resultaron ser promotoras de crecimiento en melón, incrementando el peso fresco en un 30%, e inductoras de resistencia sistémica frente a oídio de curcubitáceas, proporcionando reducciones de severidad de hasta el 50%. La aplicación conjunta de B. subtilis UNAF6639 y B. cereus UMAF8564 proporcionó reducciones de enfermedad mayores a las obtenidas por cada cepa de forma independiente. Además, B. sutbilis UMAF6639 y B. cereus UMAF8564 fueron capaces de conferir protección frente a una bacteria fitopatógena, Pseodomonas syringae pv. Lachrymans. El estudio de la expresión de varios genes marcadores de defensa como LOX2 (lipoxigenasa), PR-1 y PR-9 (peroxidasa) mediante RT-qPCR, nos indicó que la inducción de defensas activadas por las dos cepas de Bacillus spp. en melón eran probablemente dependientes de JA y SA. Además, la expresión de estos genes marcadores ocurría en plantas bacterizadas con las cepas de Bacillus spp. pero después de la inoculación del patógeno. Este fenómeno se denomina ¿priming¿ y está asociado a la ISR. Plantas de melón tratadas con B. subtilis UMAF6639 presentaban en hojas una mayor producción de especies reactivas de oxígeno y de reforzamientos de paredes celulares (depósitos de calosa y lignina) respecto a plantas no inducidas, mecanismos de defensa que podrían estar implicados en bloqueo del desarrollo del patógeno y por tanto en la reducción de los sistemas de la enfermedad. Se realizaron ensayos de ISR en mutantes de Arabidopsis thaliana defectivos en la biosíntesis y percepción de las hormonas JA, ET y SA implicadas en defensa. Estos ensayos nos indicaron que B. subtilis UMAF6639 activaban defensas en A. thaliana frente a oídio dependientes de ET y SA, pero a diferencia de melón no eran dependientes de JA. Por último, en este trabajo se estudió la implicación de los lipopéptidos como determinantes bacterianos implicados en la inducción de defensas en melón. Para ello, utilizamos mutantes defectivos en la producción de los tres lipopéptidos producidos por B. subtilis UMAF6639, fengicina, iturina y surfactina, así como surfactina comercial. Estos ensayos nos indicaron que la producción de surfactina está implicada en la inducción de resistencia en melón mediada por Bacillus. Mediante el empleo de mutantes espontáneos en rifampicina, estudiamos la capacidad de colonización de la raíz de melón por B. subtilis UMAF6639. Además realizamos observaciones en microscopia electrónica de barrido. Los resultados de estos ensayos mostraron una baja capacidad de colonización de la raíz de melón por esta cepa.