Plants perceive many environmental signals that modulate plant morphogenesis and gene expression. Ecological interactions, such as plant-plant or plant microbe relationships, as well as nutrient availability, are important traits for plant development. Iron is an essential micronutrient for plant development and its availability is frequently limited in soils, leading plants to activate iron deficiency responses. Arabidopsis plants possess a Strategy I Fe-uptake system. Recently, a new homeostasis signaling mechanism has been described, where BTS, PYE and ILR3 genes are important components. Some rhizobacteria can regulate plant growth triggering Fe-uptake systems using different mechanisms, such as production of volatile organic compounds (VOCs), but the signal transduction pathways mediating VOCs sensing are not fully understood. In this work, we report that plant density is a critical factor for growth and development of Arabidopsis thaliana y and that VOCs emissions determine plant-plant interactions. On the other hand, plant growth promoting rhizobacteria Arthrobacter agilis UMCV2 modulate Arabidopsis thaliana growth and development through BTS and ILR3 activation via VOCs emission. We show that in a separate compartments system, VOCs emitted by A. agilis UMCV2 modified Arabidopsis root system architecture promoting plant growth, and increasing chlorophyll content. Using confocal microscopy and imaging, the effects of UMCV2 VOCs on root architecture were found to be correlated with ProBTS:GFP and ProPYE:GFP gene expression increased. A. agilis UMCV2 produce N,N-dimethylhexadecylamine (C16-DMA). Analysis of C16.DMA on plant growth revealed a concentration-dependent primary root growth inhibition involving Arabidopsis ILR3 participation; this effect was different to that produced by the full UMCV2 VOCs.
Las plantas perciben muchas señales ambientales que pueden modificar la expresión genética y por lo tanto su morfogénesis. Las interacciones ecológicas planta-planta y planta-microorganismo, así como la disponibilidad de nutrientes son una característica importante para la regulación del desarrollo vegetal. El hierro es un micronutriente esencial y su disponibilidad se encuentra frecuentemente limitada en los suelos, conduciendo a las plantas a la activación de respuestas adaptativas. Arabidopsis posee un sistema de captación de hierro tipo Estrategia I; recientemente se ha descrito un nuevo mecanismo que permite la regulación de la homeostasis en la que participan los genes BTS, PYE e ILR3. Las rizobacterias influyen en la adquisición de hierro a través de la producción de compuestos volátiles (VOCs), pero las rutas de transducción de señales que participan en la percepción de dichas moléculas han sido poco estudiadas. En este trabajo, reportamos que la densidad poblacional es un factor importante en el crecimiento y desarrollo de Arabidopsis thaliana y que la emisión de compuestos volátiles determinan las interacciones planta-planta. Por otra parte, evidenciamos que la rizobacteria promotora del crecimiento vegetal Arthrobacter agilis UMCV2 emite VOCs que modifican la arquitectura del sistema radicular, promoviendo el crecimiento y aumentando el contenido de clorofila, a través de los genes ILR3 y BTS. Utilizando microscopía confocal, encontramos una correlación entre los efectos de los VOCs producidos por la cepa UMCV2 con un incremento en la expresión de los genes reporteros ProBTS:GFP y ProPYE:GFP. La cepa UMCV2 de A. agilis produce el compuesto N,N-dimetil hexadecilamina (C16-DMA). El análisis del efecto de éste compuesto sobre el crecimiento vegetal, reveló un efecto dependiente de la concentración inhibiendo el crecimiento de la raíz primaria de Arabidopsis con la participación específica de ILR3; este efecto fue distinto al producido por el total de VOCs de la cepa UMCV2.
