Genómica Funcional Planta-Patógeno

Resumen

Los proyectos de investigación que se realizan en mi laboratorio están orientados al estudio de la genética molecular de la interacción planta-patógeno. En particular, estamos estudiando distintos aspectos de los mecanismos de defensa y patogénesis de enfermedades producidas por virus y bacterias en plantas superiores.

Líneas de Investigación

Genómica funcional aplicada al estudio de la patogénesis de PVX y Xanthomonas en plantas superiores

1- Genómica funcional aplicada al estudio de la patogénesis de PVX en Solanum tuberosum. El objetivo global de nuestro trabajo es comprender las bases genéticas y bioquímicas de la resistencia al virus X de la papa (PVX) mediada por el gen de resistencia Nb en S. tuberosum. El cromosoma V de las especies silvestres y cultivables de papa contiene un cluster de genes R que confieren resistencia a diferentes patógenos. En esta región se encuentran entre otros, el gen R1 que confiere resistencia a Phytophothora infestans y el gene Nb que confieren resistencia hipersensible a la cepa ROTH1 de PVX. Nuestro grupo de investigación en un trabajo en conjunto con laboratorios de Estados Unidos que participan en el Proyecto Genómico de Papa ha construido un mapa genético y físico integrado de la región Nb-R1 usando marcadores moleculares del cultivar Pentland Ivory (genotype Nb, R1) y de la especie silvestre allohexaploide Solanum demissum. El análisis de secuencia de la región (~ 2 Mb) correspondiente a los tres genotipos de S. demisum predice la presencia de mas de 40 RGCs (resistance gene candidates) pertenecientes a tres familias génicas homologas al gen R1 de papa y a los genes Prf y Bs4 de tomate. El análisis genético y molecular demuestra que una de las secuencias RGCs pertenece a Nb. Nuestro laboratorio ha desarrollado un sistema basado en agroinfiltración para la expresión transitoria del elicitor viral, la proteína de 25 kDa, el cual será utilizado en un análisis de complementación funcional del gen Nb-RGC. En cuanto al análisis de la traducción de señal hemos estudiado el rol del ácido salicílico en la respuesta hipersensible mediada por Nb. Nuestros resultados demuestran que el ácido salicílico está involucrado en la resistencia mediada por Nb, sin embargo la función que cumple en Solanum tuberosum es notablemente diferente al rol informado en los modelos experimentales Arabidopsis y tabaco. 2- Genómica funcional aplicada al estudio de la patogénesis de Xanthomonas en Citrus limon Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac) es la bacteria fitopatógena responsable de la cancrosis bacteriana de los cítricos – enfermedad citrícola cuarentenaria de mayor impacto a escala mundial. El objetivo de este estudio es generar información que contribuya al desarrollo de estrategias biotecnológicas para la protección de cultivos basados en la interferencia de procesos biológicos y moleculares de la patogénesis de Xanthomonas. Hemos investigado el desarrollo del biofilm de Xac y su posible rol en la supervivencia epifítica y la patogenicidad del cancro. Demostramos que Xac desarrolla biofilm en superficies abióticas y bióticas, y que la presencia del biofilm asociado a la planta se correlaciona con la supervivencia epifítica y patogenicidad de la bacteria. A través de estudios genéticos, bioquímicos y moleculares demostramos que la formación de biofilm en Xac requiere de la síntesis de xantano y que éste contribuye a la arquitectura de los agregados dentro del cancro, el cual provee no sólo un ambiente óptimo para el desarrollo de la patogenicidad sino que también protege a las bacterias del estrés ambiental. Sobre la base de nuestros resultados hemos desarrollado un ensayo para identificar genes que se expresen en forma diferencial durante la interacción Xac – Citrus limon. Paralelamente, estamos desarrollando herramientas genómicas que nos permitirán estudiar la función génica en los citrus.

Publicaciones Seleccionadas

  • Sendín L., Filippone M.P., Orce I.G., Enrique R., Rigano L., Peña L., Vojnov A.A., Marano M.R. and Castagnaro A.P. (2011) Transient expression of Capsicum chacoense Bs2 gene in Citrus limon as an approach for management of citrus canker disease. Plant Pathology (en prensa).
  • Malamud F., Torres P.S., Roeschlin R., Rigano L.A., Enrique R., Bonomi H.R., Castagnaro A.P., Marano M.R., Vojnov A.A. (2011) Xanthomonas axonopodis pv. citri flagellum is required for mature biofilm and canker development. Microbiology, 157, 819-829. DOI 10.1099/mic.0.044255-0.
  • Enrique R., Siciliano F., Favaro M.A., Gerhardt N., Roeschlin R., Rigano L., Sendin L., Castagnaro A., Vojnov A. and Marano M.R. (2011) Novel demonstration of RNAi in citrus reveals importance of citrus callose synthase in defence against Xanthomonas citri subsp. citri. Plant Biotech. J. 9, 394-407.
  • Rigano L., Marano M.R., Castagnaro A.P., Do Amaral A.M. and Vojnov A.A. (2010) Rapid and sensitive detection of Citrus Bacterial Canker by loop-mediated isothermal amplification combined with simple visual evaluation methods. BMC Microbiology 10, 176. http://www.biomedcentral.com/1471-2180/10/176.
  • Vojnov A.A., do Amaral A.M., Dow J.M., Castagnaro A.P., and Marano M.R. (2010) Bacteria causing important diseases of citrus utilize distinct modes of pathogenesis to attack a common host. Appl Microbiol Biotechnol, DOI 10.1007/s00253-010-2631-2.
  • Sánchez G., Gerhardt N., Siciliano F., Vojnov A.A., Malcuit I. and Marano M.R. (2010) Salicylic acid is involved in the Nb-mediated defense responses to PVX in Solanum tuberosum. Mol. Plant-Microbe Interact. 23, 394-405.

Colaboradores

  • Dr. Adrían A. Vojnov. Fundación Pablo Cassará, Centro de Ciencia y Tecnología “Dr. Cesar Milstein”, Saladillo 2468 C1440FFX, Ciudad de Buenos Aires, Argentina.
  • Dr. Atilio P. Castagnaro. Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres, Casilla No. 9, Las Talitas, 4101, Tucumán, Argentina.
  • Dr. Norberto Gariglio. Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional del Litoral, Esperanza, Santa Fe.
  • Dr. Vicente Conejero. Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, España.
  • Dr. José Gadea Vacas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, España.
  • Dr. Frederick G. Gmitter Jr. Centro de Educación e Investigación de los cítricos (CREC), Universidad de Florida, Estados Unidos.
  • Dr. J Maxwell Dow. BIOMERIT Research Centre, Department of Microbiology, National University of Ireland, Cork, Ireland.
  • Dra. Isabelle Malcuit. Algentech Ltd, Institute of Food Research. IFR2 Norwich Research Park, Norwich NR4 7UA, United Kingdom.

Subsidios

  • International Citrus Genome Consortium (ICGC): Providing tools to address HLB and other challenges. Florida Citrus Advanced Technology Programm - Control of Citrus Greening, Canker and Emerging Diseases of Citrus.
  • Programa de Cooperación Científico-Tecnológica entre MINCYT y MICINN (España) ES/09/08. “Genómica Funcional en Cítricos: Análisis de la respuesta frente a patógenos de gran incidencia en la citricultura de Argentina y España”.
  • Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).

Director

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Marano, María Rosa
Sede CCT
Email: marano@ibr-conicet.gov.ar
Tel: +54 341 4237070
Oficina Int: 653
Laboratorio Int: 624

Becarios Post-Doctorales

Lucila Garcia

Becarios Doctorales

  • Sabrina E. Taselli
  • Facundo Uviedo
  • Ma. Celeste Molina

Imágenes

Silenciamiento génico mediante expresión transitoria del ARN doble cadena, inductor de ARNi. (A) Fenotipo de plantas de Citrus limón silenciadas en la fitoenodesaturasa (PDS) a 60 y 70 días post inoculación. (B) Magnificación de las hojas de (A), mostrando los diferentes fenotipos de silenciamiento en PDS.

La expresión transitoria de la proteína de 25-kDa de PVX induce la HR mediada por Nb en S. tuberosum (A), Fenotipo HR, hojas de papa cv Pentland Ivory NahG (Nb), no transformada (Nt, Nb) y susceptible (nb) infiltradas con Agrobacterium tumefanciens (transformado con el plásmido pBIN25K1) (B), Tinción con DAB o (C), azul de anilina para detectar la acumulación de H2O2 (precipitado marrón) y la deposición de calosa (puntos blancos), respectivamente, a 16 hpi.