Evaluación de la actividad ACC desaminasa y la acumulación de trehalosa en Pseudomonas sp. UW4 y su efecto en la interacción con plantas sometidas a estrés salino

Abstract

Salinity in crop soils is one of the abiotic factors that affect the growth and development of plants, limiting the yield and productivity of crops. Plants subjected to high levels of sodium chloride (NaCl) respond to osmotic stress in different ways, one of which is the increase in ethylene synthesis. Rhizobacteria belonging to the genus Pseudomonas can reduce ethylene levels in plants. In particular, the strain UW4 of Pseudomonas sp. has the ability to promote plant growth in conditions of salt stress, through the degradation of 1-aminociclopropano-1-carboxylic acid (ACC), an immediate precursor in the synthesis of ethylene. In addition, strain UW4 produces trehalose, an osmoprotective disaccharide. Therefore, the aim of this work was evaluate the ACC deaminase activity and trehalose accumulation in Pseudomonas sp. UW4, as well as characterize the survival of isogenic mutants in acdS, treS, treS / acdS and treS overexpressant (Ovx treS) in NaCl media and during interaction with plants (Lycopersicum esculentum) subjected to salt stress. In the tests to determine the salinity survival of strain UW4 and its mutants, UW4 treS- and UW4 acdS- strains exhibited lower growth compared to UW4. The treS- / acdS- double mutant was more affected than the individual mutants and the WT, indicating an additive effect of both activities. In the greenhouse conditions, the growth of tomato plants inoculated with bacterial strains (treS-, acdS- and treS- /acdS), showed a growth significant decrease under salt condition stress. In other hand, it was observed a beneficial effect on various growth parameters (total biomass and chlorophyll concentration) in plants subjected to salt stress, when were inoculated with the wild type strain UW4.

La salinidad en los suelos cultivables es uno de los factores abióticos que afectan el crecimiento y desarrollo de las plantas, limitando el rendimiento y productividad de los cultivos. Las plantas sometidas a niveles elevados de cloruro de sodio (NaCl) responden al estrés osmótico de diferentes maneras, una de ellas es el aumento en la síntesis de etileno. Rizobacterias pertenecientes al género Pseudomonas pueden reducir los niveles de etileno en plantas. En particular, la cepa UW4 de Pseudomonas sp. tiene la capacidad de promover el crecimiento vegetal en condiciones de estrés salino, a través de la degradación del ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC), precursor inmediato en la síntesis de etileno. Además, la cepa UW4 produce trehalosa, un disacárido osmoprotector. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación es evaluar las actividades ACC desaminasa y la acumulación trehalosa en Pseudomonas sp. UW4, así como caracterizar las mutantes isogénicas acdS, treS, treS/acdS y la sobreexpresante treS (Ovx treS) durante la sobrevivencia en medios con NaCl y durante la interacción con plantas de jitomate (Lycopersicum esculentum) sometidas a estrés salino. En ensayos para determinar sobrevivencia a la salinidad de la cepa UW4 y sus mutantes, las cepas UW4 treS- y UW4 acdS- exhibieron un menor crecimiento comparado con la UW4. El crecimiento de la doble mutante treS-/acdS- se afectó más que las mutantes individuales y la WT, lo que indica un efecto aditivo de ambas actividades. Durante la interacción de las cepas bacterianas con plantas de jitomate en invernadero, se observó una disminución significativa en el crecimiento de plantas bajo estrés salino inoculadas con treS-, acdS- y treS-/acdS-. Por el contrario, fue interesante notar un efecto benéfico sobre diversos parámetros (biomasa total y concentración de clorofila) en las plantas sometidas a estrés salino, inoculadas con la cepa silvestre UW4.