Respuesta al estrés biótico sobre la expresión de genes del metabolismo de sacarosa en plantas de tomate inoculadas con hongos micorrizógenos arbusculares

Abstract

Sucrose plays a key role in plant primary metabolism since is considered a main product of photosynthesis, additionally is used by most plant species for carbon transportation from photosynthetic tissues, to tissues with heterotrophic metabolism. The establishment of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in plat roots, obligated biotrophs that forms mutualistic associations with plants, modify the pattern of distribution and quantities of jasmonic acid (JA), a plant growth regulator implicated in the defense response against the attack of herbivore insects, which can have an important effect on the modification of plant response under this type of stress. For the impact of arbuscular mycorrhizal symbiosis over the elements related to plant defense response against herbivore insects, in the present research project, we analyze the influence of the presence of the mycorrhizal symbiosis established with Funneliformis mosseae (BEG12) and Spodoptora exigua larvae on the sucrose metabolism gene expression, and the distribution of soluble sugars in tomato (Solanum lycopersicum) leaf and root tissues. The analysis of gene expression implicated in sucrose metabolism revealed modifications of the expression that encompass with the expression patterns of this genes reported in other plant models. With respect to soluble sugar distribution in leaf and root tissues, it was observed that herbivore causes a reduction of distinct soluble carbohydrate fractions in leaf tissues. Only sucrose showed an increase by the influence of AMF, which was independent of the induction of the strees caused by herbivore and suggest an increase of source strength.

La sacarosa juega un papel principal en el metabolismo primario de las plantas; es uno de los principales carbohidratos producto de la fotosíntesis, y además, la forma en la que la mayoría de las especies vegetales transportan el carbono desde los tejidos fotosintéticos, hasta el resto de sus tejidos. La presencia de la simbiosis micorricica con hongos micorrizógenos arbusculares (HMA) biotrofos obligados que forman simbiosis mutualistas con gran parte de los taxa vegetales, modifica los patrones de distribución y las cantidades de ácido jasmónico (AJ), un regulador vegetal clave en la respuesta de defensa ante el ataque de insectos herbívoros, lo cual puede tener impacto sobre la respuesta la modificación de la respuesta de las plantas ante este tipo de estrés. Por el impacto de la simbiosis micorrícica sobre elementos clave implicados en la respuesta de defensa ante herbívoros, en el presente trabajo se analizó la influencia de la presencia de la simbiosis micorrícica establecida con Funneliformis mosseae (BEG12) y de larvas de Spodoptora exigua, sobre la expresión de genes del metabolismo de sacarosa, y la distribución de azúcares solubles en tejidos foliares y radiculares de plantas de tomate (Solanum lycopersicum). La herbivoría modificó los patrones de colonización de la simbiosis micorrícica causando un aumento en la frecuencia de la micorrización y abundancia de arbúsculos en el sistema radicular. El análisis de la expresión de genes implicados en el metabolismo de sacarosa, reveló que existen modificaciones que concuerdan con los patrones de expresión reportados en otros modelos vegetales. En cuanto a la distribución de azúcares, se observó que la herbivoría causa un descenso de la concentración de distintas fracciones de carbohidratos solubles con excepción de la sacarosa, la cual aumento en presencia de HMAs independientemente de si las plantas fueron sometidas a herbivoría.