Inducció de resistència sistèmica a les plantes per l'agent de control biològic

Abstract

La utilització de composts com substrats de cultiu i/o l'ús d'agents de control biològic són una alternativa als mitjans de control de fitopatògens mitjançant fitosanitaris químics. Aquesta tesi consta de 4 capítols. En el Capítol I es va estudiar la capacitat de 5 composts procedents de residus municipals i agrícoles de suprimir la malaltia produïda pel patogen foliar <i>Botrytis cinerea</i> en plantes de cogombre. Els cinc composts van ser capaços de reduir la incidència i severitat de la malaltia en comparació amb els substrats de cultiu estàndard (2 torbes comercials). La reducció de la malaltia es va associar al subministrament de Ca, Mo i Si per part dels composts, a cert grau d'estrès salí produït en la planta, així com a l'alta activitat microbiològica dels composts. En el Capítol II es descriu el desenvolupament d'un mètode basat en la cromatografia líquida acoblada a detecció per espectrometria de masses en tàndem per a la quantificació simultània de les hormones àcid salicílic i àcid jasmònic en extractes vegetals. El mètode es va aplicar per a estudiar l'efecte de la colonització de l'arrel de plantes de cogombre per part de l'agent de control biològic <i>Trichoderma asperellum</i> T34 o la infecció per part del patogen <i>Rhizoctonia solani</i>. No es va observar cap efecte de T34 aplicat a l'arrel a 105 ufc/ml sobre els nivells d'aquestes hormones. <i>R. Solani</i>, va produir l'increment de les dues hormones, tant en arrel com en cotilèdon. En el Capítol III es va estudiar l'efecte de T34 aplicat a l'arrel de la planta de cogombre a 105, 106 i 107 ufc/ml sobre l'activitat peroxidasa, els nivells d'àcid salicílic i jasmònic i el proteoma dels cotilèdons en les primeres hores de la interacció. T34 activa l'activitat peroxidasa i eleva els nivells de les hormones estudiades de forma depenent a la concentració. A 105 no s'observen efectes. T34 aplicat a l'arrel a 107 ufc/ml és capaç de produir canvis el proteoma dels cotilèdons afectant l'expressió de proteïnes relacionades amb la defensa contra patògens. Aquest mateix tractament és capaç d'induir en la planta resistència sistèmica contra el patogen foliar <i>Pseudomonas syringae</i> pv. <i>lachrymans</i>. En el Capítol IV es va comprovar la capacitat de T34 aplicat a 105 ufc/ml per a induir resistència sistémica en Arabidopsis enfront dels patògens foliars <i>Pseudomonas syringae</i> pv. <i>tomato</i>, <i>Hyaloperonospora parasitica</i> i <i>Plectosphaerella cucumerina</i>. Aquesta resistència sistèmica és semblant a la <i>induced systemic resistance</i> (ISR) produïda per rizobacteris no patogènics. L'ús d'Arabidopsis mutants va permetre establir que la ISR induïda per T34 és independent d'àcid salicílic i depenent de NPR1 i MYB72. A més, la ISR induïda per T34 es basa en el <i>priming</i> ja que precondiciona a les plantes a expressar el gen LOX2 i el bloqueig d'espores de patògens mitjançant cal·losa de forma mes ràpida i intensa quan posteriorment responen a un atac.

This thesis consists in 4 chapters. In Chapter I we checked the ability of 5 composts from municipal an agricultural wastes to suppress disease produced by the foliar pathogen Botrytis cinerea in cucumber plants. The 5 studied composts were able to reduce disease incidence and disease severity compared to standard growth media (2 commercial peats). The reduction in disease was related to the supply of Ca, Mo and Si to the plants, a certain degree of salt stress and the high microbial activity of the composts. In Chapter II we describe a method based in liquid chromatography coupled to mass spectrometry to simultaneously quantify salicylic and jasmonic acids in crude plant extracts. No effect on the hormones was found when the biological control agent Trichoderma asperellum T34 was applied to the roots at 105 cfu/ml. Rhizoctonia solani infection increased both hormones in both cotyledons and roots. In Chapter III we studied the effect of T34 applied to the roots at 105, 106 and 107 cfu/ml on peroxidase activity, salicylic and jasmonic acids levels and proteome of cucumber cotyledons during the early hours after the interaction. T34 affects peroxidase activity and hormone levels depending on the concentration. No effects at 105. T34 applied to the roots at 107 cfu/ml is able to produce changes to the proteome affecting the expression of defense related proteins. This treatment is also able to induce systemic resistance against the foliar pathogen Pseudomonas syringae pv. lachrymans. In Chapter IV we checked the ability of T34 applied at 105 cfu/ml to induce systemic resistance in Arabidopsis against the foliar pathogens Pseudomonas syringae pv. tomato, Hyaloperonospora parasitica and Plectosphaerella cucumerina. This systemic resistance is similar to induced systemic resistance (ISR) triggered by non pathogenic rhizobacteria. The use of Arabidopsis mutants allowed us to establish that ISR induced by T34 is salicylic acid independent but is dependent on NPR1 and MYB72. In addition ISR triggered by T34 is based on priming as it primes plants for enhanced LOX2 gene expression as well as callose deposition when plants face an stress.