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Resistencia frente a la infección por Penicillium digitatum durante la postcosecha de los frutos cítricos. Bases moleculares y metabolismo de fenilpropanoides.

by Ballester Frutos, Ana Rosa

Abstract (Summary)
RESUMEN Penicillium digitatum es el agente causal de la podredumbre verde de los frutos cítricos y constituye uno de los patógenos más importantes durante la postcosecha de los mismos, llegando a causar hasta el 80 % de las podredumbres. Aunque el control de este patógeno se realiza en la actualidad con fungicidas químicos, existe una tendencia al abandono de los mismos y al empleo de estrategias alternativas de control. La inducción de resistencia natural en los frutos constituye una de estas alternativas. En el presente trabajo se pretende profundizar en las bases biológicas y moleculares de la inducción de resistencia en los frutos cítricos frente a un ataque por P. digitatum. Se han evaluado distintos métodos de inducción de resistencia frente a P. digitatum con el fin de optimizar y seleccionar uno de ellos con el que abordar los estudios posteriores. Se compararon diversos tratamientos químicos (metil jasmonato, ácido ? aminobutírico y Brotomax®) y biológicos (hongos no patógenos de cítricos y paredes celulares de P. digitatum), así como un tratamiento de infección previa con P. digitatum y posterior inactivación térmica del patógeno. Se seleccionó este último sistema atendiendo a los buenos niveles de resistencia alcanzados (la incidencia se redujo más de un 70 % y la severidad más de un 85 %) y a la reproducibilidad del mismo. El tratamiento seleccionado se empleó para estudiar los cambios globales de expresión génica durante la inducción de resistencia. Estos cambios se analizaron en el flavedo y el albedo de frutos cítricos empleando dos micromatrices de cDNA desarrolladas por el Consorcio de Genómica Funcional de Cítricos, denominadas 7k y 12k, que contienen aproximadamente 7.000 y 12.000 genes respectivamente. Las mayores inducciones se detectaron en genes que codifican enzimas del metabolismo de fenilpropanoides, especialmente metiltransferasas (OMTs), de la síntesis de etileno, entre los que se encuentran varios genes ACO (ácido 1-metilciclopropano 1-carboxílico oxidasa), proteínas relacionadas con la patogénesis (proteínas PR) y oxidorreductasas. También se observó una importante reducción de la expresión de genes regulados por bajas temperaturas, de genes inducibles por la luz y de otros de función desconocida. El análisis de anotación funcional por ontologías génicas mostró que los procesos relacionados con el metabolismo de aminoácidos y de fenilpropanoides se indujeron en los frutos sometidos al tratamiento de inducción de resistencia respecto a los frutos no tratados, siendo estos cambios mayores en el tejido interno. Una vez finalizado el tratamiento de inducción de resistencia tiene lugar un aumento de la producción de etileno, que es comparable al que se observa en frutos infectados por P. digitatum. Sin embargo, en los frutos en los que se induce resistencia no hay desarrollo del hongo, por lo que todo el etileno procede del fruto. Mediante análisis Northern se ha comprobado que este aumento de los niveles de etileno coincide con una elevada inducción de la expresión del gen CsACO, al igual que ocurre en frutos infectados. Es de reseñar que las mayores inducciones tienen lugar en el albedo. Para profundizar en el estudio de la implicación de la ruta de fenilpropanoides se procedió a analizar la expresión de genes que codifican las enzimas PAL, 4CL, F3H, IRL1, CADs, SAD y OMTs mediante hibridación Northern. Se observó que la expresión de la mayor parte de estos genes aumentaba en respuesta al tratamiento inductor, con un patrón similar en ambos tejidos. Aunque en general los niveles de expresión fueron superiores en el flavedo, las mayores inducciones se detectaron en el albedo. Además, se realizó un estudio de la expresión de estos genes en respuesta a la infección por P. digitatum, observándose que los cambios fueron, en general, similares a los inducidos por el tratamiento de inducción de resistencia. El estudio de esta ruta se completó con la determinación del perfil metabólico de compuestos secundarios en los frutos cítricos mediante HPLC. En los frutos no tratados se observó en general una mayor abundancia y concentración de compuestos fenólicos en el flavedo respecto al albedo. Sólo la concentración de algunas flavanonas fue mayor en el albedo. La escoparona, 6,7-dihidroxicumarina, fue el compuesto con mayor inducción en respuesta al tratamiento inductor. Sin embargo, el mayor número de cambios como consecuencia de la infección y posterior inactivación térmica se observó en los derivados del ácido benzoico. Al igual que en respuesta al tratamiento inductor, durante la infección por P. digitatum se observó una modificación en la concentración de derivados del ácido benzoico. También se ha analizado la posible actividad antifúngica in vitro e in vivo de diversas cumarinas, flavanonas y alcaloides sobre diferentes hongos patógenos. Las cumarinas escoparona y umbeliferona y la flavanona hesperidina fueron los compuestos con mayor actividad antifúngica in vitro, aunque ninguno de ellos inhibió por completo el crecimiento de los hongos patógenos de cítricos. Sin embargo, sólo las dos cumarinas mostraron un efecto in vivo retrasando el desarrollo de P. digitatum en frutos inoculados con este patógeno. La adición al medio de cultivo de algunos alcaloides presentes en los cítricos redujo significativamente el crecimiento de P. digitatum, siendo la cafeina y el ácido 1, 2, 3, 4-tetrahidroharmane 3-carboxílico (THHCA) los compuestos más efectivos. Este trabajo constituye la primera aproximación en el que se aborda conjuntamente un análisis transcriptómico y metabolómico de procesos relevantes en patología postcosecha. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la importancia que desempeñan tanto el metabolismo secundario, especialmente de fenilpropanoides, como el etileno en el proceso de resistencia inducida en frutos cítricos frente a la infección por P. digitatum.
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Bibliographical Information:

Advisor:Lafuente Rodríguez, Mª Teresa; González Candelas, Luis

School:Universitat de València

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:medicina preventiva i salut pública bromatologia toxicologia legal

ISBN:

Date of Publication:11/23/2007

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