El patrón de expresión de las enzimas NADPH oxidasas determina la producción adecuada de agua oxigenada en la respuesta de las plantas ante el ataque de patógenos

Una de las primeras respuestas de la planta ante el ataque de patógenos es la producción masiva de especies reactivas de oxígeno (ROS), principalmente agua oxigenada. Estas especies reactivas deben producirse de manera controlada para que puedan funcionar como señales y contribuir a la activación de las defensas de la planta. La principal enzima responsable de la producción de ROS ante el ataque de patógenos es la NADPH oxidasa, homóloga a la que produce ROS durante la activación del sistema inmunitario de animales. Multitud de grupos están intentando elucidar cómo está regulada esta producción de ROS para que puedan cumplir su misión señalizadora sin causar un daño excesivo en la propia planta.

Un reciente estudio, dirigido por el Dr. Miguel Ángel Torres del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) de la Universidad Politécnica de Madrid y en el que han participado investigadores del Sainsbury Lab (TSL, Norwich, Inglaterra), analiza el patrón de expresión que los dos principales genes de la NADPH oxidasa de la planta modelo Arabidopsis thaliana, RbohD y RbohF, muestran ante el ataque de patógenos. El estudio, que ha sido publicado en la revista Journal of Experimental Botany, utiliza fusiones de promotor a marcadores como la β-glucuronidasa o la Luciferasa (LUC) que permiten una fácil visualización de los tipos celulares donde se expresan estos genes. Estos análisis han permitido determinar que ambos genes presentan un patrón de expresión diferencial ante el ataque de patógenos, lo cual sugiere que participarían en procesos diferentes dentro de la activación de la respuesta de inmunidad vegetal. Además, un estudio de intercambio de promotores muestra que la expresión dirigida por el promotor del gen RbohD es necesaria para que esta enzima produzca de manera masiva agua oxigenada. Ello apunta a que la regulación transcripcional representa un factor de regulación adicional con respecto a la regulación por calcio y eventos de fosforilación que han sido documentados para esta enzima. Asimismo, el estudio del patrón de expresión de estos genes ha permitido identificar el papel relevante que estas enzimas desempeñan en la resistencia basal de Arabidopsis frente a patógenos no adaptados.

El Dr. Miguel Ángel Torres realiza su labor investigadora dentro del grupo de Inmunidad Innata de Plantas y Resistencia a Hongos Necrótrofos liderado por el Profesor Antonio Molina en el CBGP. Este tipo de hongos, que induce la muerte celular en los tejidos vegetales para tener fácil acceso a los nutrientes, representa un grave problema para la producción agricultura. Estos estudios de las señales que median la activación de las defensas de las plantas pueden ser el punto de partida para el diseño de nuevas estrategias de lucha frente a estos importantes patógenos de los cultivos.

Publicación Original:

Morales, J; Kadota, Y; Zipfel, C; Molina, A; Torres, M-A. 2016. "The Arabidopsis NADPH oxidases RbohD and RbohF display differential expression patterns and contributions during plant immunity". Journal of Experimental Botany. DOI: 10.1093/jxb/erv558".

Imagen: El promotor del gen RbohD se activa ante el ataque de hongos necrótrofos. Luminiscencia in vivo producida en plantas pD-LUC and pF-LUC de 3 semanas, 24 horas después de un tratamiento con esporas del hongo necrótrofo Plectosphaerella cumumerina (PcBMM, arriba) y control (abajo).