Multi-omics response to xanthomonas campestris pv. Campestris in brassica oleracea

Resumen

Las plantas viven continuamente expuestas al ataque de patógenos invasivos, como las bacterias, los hongos y los virus, que ponen en riesgo su supervivencia. Para hacer frente a esta situación, las plantas han desarrollado diferentes estrategias moleculares diseñadas para eliminar o frenar el avance del patógeno, o capaces de alertar a las plantas adyacentes. Profundizar en el conocimiento de estos mecanismos es esencial para el desarrollo de variedades resistentes y conseguir una agricultura más productiva. Las tecnologías “ómicas” se han erigido como herramientas muy útiles para monitorizar el estado biológico de un organismo, y su aplicación para el estudio de las interacciones planta-patógeno está en auge. La podredumbre negra (black rot), causada por la bacteria Xamthomonas campestris pv. campestris (Pammel) Dowson (Xcc), es considerada una de las enfermedades más importantes de los cultivos de brásicas debido a su impacto económico. A pesar de ello, y de todos los esfuerzos realizados por la comunidad científica, la mayoría de los cultivos comerciales de Brassica oleracea (berza, repollo, coliflor, coles de Bruselas...) son susceptibles a esta enfermedad. En este trabajo se han utilizado diferentes enfoques “ómicos” (transcriptómica, proteómica y metabolómica) con el objetivo de analizar la respuesta de B. oleracea a la infección por Xcc, obteniendo una visión global de la respuesta de la planta. El análisis se realizó a partir de hojas control e inoculadas con Xcc recogidas a distintos tiempos post-inoculación (dpi), según la técnica empleada (1, 2, 3, 6 y 12 días). Los resultados del análisis transcriptómico señalaron distintos genes potencialmente implicados en la interacción B. oleracea-Xcc. La respuesta fue mayor a los 12 días, y pese a lo que se podría esperar, genes relacionados con estadios tempranos de la infección, como son la percepción de patrones moleculares asociados al patógeno (PAMPs) o la señalización por Ca+2, se identificaron solo en este tiempo. Estos resultados sugieren que hay un retraso en la activación de la respuesta, lo cual estría relacionado con la susceptibilidad de la planta. Además, ponen de manifiesto el papel de distintos miembros de la ruta de señalización de calcio en la respuesta a la patogénesis. En cuanto al análisis proteómico, los resultados resaltan la importancia de mantener un equilibrio entre el metabolismo basal o energético, como la fotosíntesis o la fotorespiración, y los procesos relacionados directamente con la defensa contra el patógeno. Este equilibrio podría suponer la diferencia clave entre una planta susceptible y una resistente. Procesos como la proteólisis o la homeostasis de especies reactivas de oxígeno (ROS) parecen jugar un papel importante durante la infección. Por su parte, los resultados del estudio metabolómico pone el foco sobre rutas metabólicas específicas, como los alcaloides, las cumarinas o los esfingolípidos. Sin embargo, la identificación de metabolitos continúa siendo el principal cuello de botella de ésta técnica. Por último, se ha utilizado un método de integración de datos “ómicos” con el fin de estudiar las redes de interacción multi-dimensional activadas en respuesta al ataque de Xcc. Los resultados obtenidos indicaron que la mayoría de la variación presente en los datos metabolómicos puede ser explicada con la matriz de datos transcriptómicos. Además, ha permitido la identificación de transcriptos y metabolitos altamente correlacionados, y que por tanto, están potencialmente implicados en la respuesta.