Análisis transcriptómicos de dos isolíneas de tomate en respuesta al hongo Stemphylium lycopersici: mecanismos de resistencia mediados por el locus Sm

Abstract

El tomate (Solanum lycopersicum L.) es un cultivo de gran relevancia global y el segundo más importante en Uruguay. La mancha gris de la hoja, causada por hongos del género Stemphylium, es una enfermedad devastadora que provoca importantes pérdidas en las variedades susceptibles. En el marco del programa de mejoramiento del INIA, se generaron isolíneas de tomate con diferentes niveles de resistencia a Stemphylium mediante la incorporación del locus de resistencia Sm. Para identificar los mecanismos asociados a esta resistencia, se inocularon las isolíneas con un aislado virulento de S. lycopersici (UYSLS32). Se observaron síntomas claros en la isolínea susceptible a los 5 días post inoculación (dpi), con progresión hacia necrosis y clorosis a los 9 dpi. En contraste, la isolínea resistente mostró solo pequeñas manchas a los 9 dpi y sin síntomas significativos a los 5 dpi. Se analizaron los transcriptomas de ambas isolíneas en plantas sin tratamientos, y a los 5 y 9 dpi comparándolos con un control tratado solo con agua. En plantas sin tratamiento, se identificaron 320 genes diferencialmente expresados (DEGs) entre las isolíneas. El análisis de enriquecimiento de ontología de genes (GO) reveló que, en comparación con la susceptible, la isolínea resistente mostró una inducción de DEGs en procesos biológicos como exportación de proteínas desde el núcleo, síntesis de cumarina, respuesta a estímulos bióticos, respuesta a estrés y regulación del ácido jasmónico. A los 5 dpi, la isolínea resistente presentó un aumento en la expresión de 257 DEGs, mientras que la susceptible mostró 688 DEGs. En la resistente, se observaron DEGs enriquecidos en funciones moleculares como actividad antioxidante, actividad catalítica y unión de ácido abscísico, así como en procesos biológicos como catálisis de componentes de la pared celular, detoxificación, respuesta a estrés y estímulo biótico, y proceso catabólico de quitina. A los 9 dpi, la resistente mostró 136 DEGs inducidos, mientras que la susceptible tuvo 384 DEGs inducidos. En la isolínea resistente, se observó enriquecimiento de genes asociados a vías de señalización de hormonas y sistemas de transducción de señales. Por otro lado, la isolínea susceptible mostró un enriquecimiento en funciones moleculares como unión de polisacáridos y quitina, actividad oxido-reductasa, actividad de proteína tirosina quinasa, y factores de transcripción. Estos resultados demuestran que la isolínea resistente presenta una activación de genes relacionados con la defensa, lo que podría explicar la resistencia observada frente a S. lycopersici. También se observó por microscopía confocal cambios en la pared celular del tejido vegetal durante la infección, producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), así como también el avance del patógeno.