Influencia de Pseudomonas putida sobre las vías de señalización que determinan la captación de hierro (Fe) y fosfato (Pi) en Arabidopsis thaliana

Abstract

Population growth has led to the constant search for rapid and effective mechanisms to optimize the yield of grains, seeds and foliage. However, the extensive use of inputs to improve the aforementioned yields has led to soil salinization and contamination of water bodies, for that reason innovative, effective and environmentally friendly strategies are required. The use of bioinoculants with beneficial microorganisms, such as plant growth promoting rhizobacteria (PGPR), has been considered a viable alternative, and the genus Pseudomonas stands out for its growth promoting effect in various species vegetables. In mineral nutrition processes, phosphate (Pi) is an indispensable macronutrient for plant development, which is related to iron (Fe). Both nutrients are part of the fertilizers that are supplied to achieve high profitable productivity in crops. However, the possible impact of bacteria on signaling pathways that determine the efficiency of nutrient uptake, mobilization and utilization have been poorly studied. In this work the effects of Pseudomonas putida on the growth and development of Arabidopsis thaliana were characterized, using genetic, histological and confocal microscopy strategies. During the plant-bacterium interaction an inhibition was observed in the elongation of the primary root accompanied by an increase in the formation of lateral roots. In this interaction, the expression analysis of the pPLDZ:GFP reporter gene revealed the loss of meristem and a change in the root growth program from indeterminate to determinated. These effects were similar to the phenotype of Pi-deficient plants, so it was investigated whether bacterization activates phosphate acquisition mechanisms, evaluating the expression of phosphate transporters AtPT1:GUS (constitutive) and AtPT2:GUS (inducible ).

El crecimiento constante de la población ha llevado a la búsqueda de alternativas eficaces para optimizar la producción de granos, semillas y forraje. Sin embargo, el uso extensivo de insumos para mejorar los rendimientos antes mencionados ha conducido a la salinización del suelo y la contaminación de los cuerpos de agua, por esa razón se requiere implementar estrategias novedosas, efectivas y amigables con el ambiente. El uso de bioinoculantes con microorganismos benéficos, como las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (Plant growth promoting rhizobacteria, PGPR), por sus siglas en inglés, surge como una alternativa viable, y el género Pseudomonas destaca por sus propiedades benéficas, reportadas en diversas especies vegetales. En los procesos de nutrición mineral, el fosfato (Pi) es un macronutriente indispensable para el desarrollo de las plantas, que está relacionado con el hierro (Fe). Ambos nutrientes son parte de los fertilizantes que se suministran para alcanzar una alta productividad en los cultivos. No obstante, el posible impacto de las bacterias en las vías de señalización que determinan la eficiencia de captación, movilización y aprovechamiento de los nutrientes ha sido escasamente estudiado. En este trabajo se caracterizaron los efectos de Pseudomonas putida sobre el crecimiento y desarrollo de Arabidopsis thaliana, empleando estrategias genéticas, histológicas y de microscopia confocal. Durante la interacción planta-bacteria se observó una inhibición en la elongación de la raíz primaria acompañada de un aumento en la formación de raíces laterales. En dicha interacción el análisis de expresión del gen reportero pPLDZ:GFP revelo la pérdida del meristemo y un cambio del programa de crecimiento de la raíz de indeterminado a determinado. Dichos efectos fueron similares al fenotipo de las plantas en deficiencia de Pi, por lo que se investigó si la bacterización activa los mecanismos de adquisición de fosfato, evaluando la expresión de los transportadores AtPT1:GUS (constitutivo) y AtPT2:GUS (inducible).