El catabolismo de los jasmonatos por la sulfotransferasa ST2a promueve el crecimiento y la habilidad competitiva en Arabidopsis

• Autores: Lichy, Micaela Zoe
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Ballaré, Carlos Luis
• Materia: COMPETENCIA; COMPROMISO CRECIMIENTO-DEFENSAS; HERBIVORIA; INMUNIDAD DE LAS PLANTAS; JASMONATOS; SULFOTRANSFERASA; GROWTH-DEFENSE TRADE-OFF; HERBIVORY; JASMONATES; PLANT COMPETITION; PLANT IMMUNITY; SULFOTRANSFERASE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En las plantas, el crecimiento y la resistencia a la herbivoría suelen estar correlacionados negativamente. Los jasmonatos son fitohormonas con un rol clave en los mecanismos que regulan esta relación antagónica. Estos compuestos lipídicos orquestan la acumulación de defensas químicas contra los atacantes y, al mismo tiempo, son potentes inhibidores del crecimiento. La sulfotransferasa 2a (ST2a) es una enzima involucrada en el catabolismo de los jasmonatos y se ha propuesto que desempeña un papel en la optimización del crecimiento y la habilidad competitiva en plantas que crecen en un canopeo denso. En este trabajo evaluamos la relevancia de la vía de inactivación de jasmonatos mediada por ST2a en un contexto de competencia real con plantas vecinas. Plantas incapaces de inactivar jasmonatos por esta vía (mutantes st2a-1) mostraron un mayor flujo de jasmonatos hacia la formación de conjugados bioactivos que las plantas salvajes. Este cambio en el flujo metabólico en plantas st2a-1 estuvo acompañado de una menor tasa de crecimiento y una mayor resistencia a un insecto herbívoro (Spodoptera frugiperda). La resistencia al patógeno Botrytis cinerea (también regulada por la vía de los jasmonatos) no fue afectada por la mutación st2a-1 en nuestras condiciones. La producción de frutos de las plantas st2a-1 se vio muy comprometida en cultivos mixtos, donde compitieron con plantas salvajes. Sin embargo, en monocultivos, la producción de frutos de las mutantes st2a-1 fue igual a la de las plantas salvajes. Concluimos que la atenuación de la señalización de jasmonatos a través de ST2a es un determinante importante de la capacidad competitiva y es necesaria para maximizar el fitness individual en Arabidopsis. Manipular la inactivación de jasmonatos con herramientas biotecnológicas podría tener utilidad en el desarrollo de cultivos más compactos o resistentes a plagas, si un mecanismo semejante al descripto para Arabidopsis operara en especies de interés agronómico.
In plants, growth and resistance to herbivory are often negatively correlated. Jasmonates are key phytohormones in the mechanisms that regulate this trade-off. These lipid-derived compounds orchestrate the accumulation of chemical defenses against attackers and, at the same time, they are potent inhibitors of plant growth. The sulfotransferase 2a (ST2a) is an enzyme involved in jasmonate catabolism and it has been proposed to play a role optimizing growth and competitive ability in plants growing in dense stands. In this work, we evaluated the relevance of the ST2a-mediated jasmonate inactivation pathway in a context of real competition with neighboring plants. Loss-of-function st2a-1 plants, which are unable to inactivate jasmonates by sulfation, showed an increased overall flux of jasmonates toward the formation of bioactive conjugates compared to wild type plants. This redirection of the metabolic flux in st2a-1 plants was accompanied by reduced plant growth and enhanced resistance against an herbivorous insect (Spodoptera frugiperda). The resistance against the necrotrophic pathogen Botrytis cinerea (which is also regulated by the jasmonate pathway) was not affected by the st2a-1 mutation under our experimental conditions. The fruit production of st2a-1 plants was greatly compromised in mixed cultures, where they competed with wild type plants. In monocultures, however, the fruit production of st2a-1 mutants did not differ from that of wild type canopies. We conclude that attenuation of jasmonate signaling through ST2a is an important determinant of competitive ability and it is required to maximize individual fitness in Arabidopsis. If a similar mechanism of jasmonate inactivation operates in species of agronomic interest, its manipulation via biotechnology could represent an interesting avenue to generate more compact or pest-resistant crops.
Fil: Lichy, Micaela Zoe. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.