Programa de proyectos de Excelencia de la Junta de Andalucía. 2014-2018. P.I.: María Romero Puertas (EEZ).
Las plantas interaccionan con un amplio número de microorganismos y han desarrollado mecanismos para diferenciar organismos beneficiosos de patógenos. Así, en función del organismo con el que interaccionan, ajustan su tipo de respuesta, facilitando la interacción o activando sus mecanismos de resistencia. Además, se ha descrito que la modulación de los mecanismos de defensa de la planta durante ciertas interacciones beneficiosas puede resultar en una mayor resistencia frente al ataque posterior de patógenos. El proyecto que se presenta pretende analizar los mecanismos de reconocimiento entre la planta y los distintos tipos de microorganismos (mutualistas o patógenos) y la respuesta de la planta durante su interacción, especialmente en cuanto a la posible función del óxido nítrico (NO) y las especies de oxígeno reactivo (ROS) en estos procesos. La información generada pretende contribuir al conocimiento de los mecanismos básicos que operan en el sistema de inmunidad innata de las plantas y generar las bases para el desarrollo de estrategias de protección de los cultivos más sostenibles y respetuosos con el medio ambiente mediante el incremento de la resistencia de las plantas frente a enfermedades y la optimización del establecimiento de la simbiosis.
Datos acumulados en los últimos años indican que el NO desempeña un papel fundamental como molécula señal involucrada en una variedad de procesos fisiológicos en las plantas, y en particular, en la respuesta de defensa de la planta frente a patógenos bacterianos o víricos. Sin embargo, no existe información acerca de la función del NO en la interacción planta-hongo beneficioso, y sólo muy recientemente se ha apuntado su relevancia en la interacción planta-hongo patógeno, aunque nada se sabe aún en lo que se refiere a Fusarium oxysporum, una de las especies más perjudiciales en la agricultura a nivel mundial, y con especial relevancia en Andalucía. Utilizando como sistema modelo la planta de tomate y sus interacciones patogénica con Fusarium oxysporum (causante de la marchitez vascular) y beneficiosas con Trichoderma harzianum (hongo beneficioso de vida libre) y Glomus intraradices (endosimbionte obligado), este proyecto pretende comparar los patrones de acumulación de NO durante la interacción con hongos beneficiosos o patógenos, determinar su impacto en los mecanismos de defensa en planta, así como analizar el posible papel de las hemoglobinas en la regulación de los niveles de NO. En particular se pretende analizar la contribución de las rutas de señalización dependientes de NO en las interacciones, analizando su posible implicación en procesos de inducción de resistencia. Además se investigará la función de NO y ROS en el desarrollo y virulencia de F. oxysporum, ya que resultados recientes en uno de los grupos solicitantes sugieren un papel importante de dichas señales en el reconocimiento del huésped. Los resultados obtenidos avanzarán en nuestro conocimiento acerca de cómo las plantas perciben las señales procedentes de los microorganismos y responden ante ellas y, a su vez, cómo las moléculas señal producidas por la planta afectan al microorganismo desencadenante de la respuesta. Como objetivo a medio plazo, se pretende determinar como todos estos procesos afectan al grado de resistencia de la planta frente a los hongos fitopatógenos.