Garavaglia, Betiana Soledad

LINEAS DE INVESTIGACIÓN

 

BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA

Nuestro trabajo apunta al análisis transcripcional de genes bacterianos de respuesta general  a estrés, expresión de proteínas recombinantes y evaluación del efecto de la utilización de las mismas como aditivos proteicos tendientes a mejorar la tasa de sobrevida de bacterias de los géneros Rizobium y Bradyrhizobium, utilizados en la formulación de inoculantes para leguminosas, frente a estrés por desecación. El tema puede ser dividido en dos líneas generales:

 

EVALUACIÓN DE RESPUESTAS GENERALES A ESTRÉS EN BACTERIAS DE INTERÉS AGRONÓMICO

Si bien el agua es esencial para la vida, existen organismos capaces de sobrevivir a la desecación durante largos períodos de tiempo. Esta notable capacidad, llamada anhidrobiosis (fenómeno relacionado a la desecación total o parcial de organismos vivos, manteniendo sus funciones vitales luego de la rehidratación), se encuentra en todos los organismos, incluyendo bacterias, hongos, animales y plantas. En procariotas, las esporas bacterianas son un ejemplo de estructuras altamente tolerantes a desecación. Los mecanismos moleculares que regulan la anhidrobiosis no están totalmente caracterizados, pero varias hipótesis apuntan por un lado, a un papel importante de los disacáridos no reductores. Sin embargo, los azúcares no reductores solos no serían suficientes para conferir un estado de anhidrobiosis y se requería de más adaptaciones. Una clase de proteínas conocidas como proteínas LEA (por sus siglas en inglés, Late Embryogenesis Abundant, abundantes en la embriogénesis tardía), se acumulan en respuesta a déficit de agua en muchas plantas y además, son particularmente abundantes en plantas anhidrobióticas, durante la maduración de semillas y en polen. Existen evidencias bioquímicas, biofísicas y bioinformáticas con respecto a las proteínas LEA que ponen en relieve varias de sus funciones posibles. Estos incluyen  funciones como antioxidantes, estabilizadores de membranas y/o proteínas durante estrés hídrico, ya sea por interacción directa o actuando como escudos moleculares. Junto con otras proteínas hidrofílicas y solutos compatibles, las proteínas LEA también podrían servir para “ocupar espacios” con el fin de evitar el colapso celular en casos de baja actividad de agua. Esta capacidad multifuncional de las proteínas LEA es probablemente atribuible en parte, a su plasticidad estructural, ya que carecen en gran medida de estructura secundaria en el estado plenamente hidratado, pero pueden llegar a adoptar un plegamiento mayor durante el estrés hídrico y/o a través de la asociación con las superficies de membranas. En bacterias y en algunos invertebrados, se encontraron homólogos a proteínas pertenecientes a esta familia, donde los perfiles de expresión de los genes tipo lea y de las proteínas tipo LEA, lógicamente no pueden relacionarse a la maduración de semillas. Ejemplos en microorganismos e invertebrados fueron identificados sobre la base de secuencias de plantas. En nuestro grupo estamos caracterizando genes de respuesta general a estrés en Xanthomonas citri subsp. citri (Xcc). Hemos demostrado su participación cuando la bacteria se enfrenta a estrés por desecación, salino, osmótico y oxidativo. Para analizar fisiológicamente las funciones de estos genes, se construyeron las correspondientes cepas de Xcc mutantes. Se compararon sus capacidades infectivas, imitando las condiciones de infección natural del patógeno, y se observó que ambas cepas mutantes fueron menos eficientes en cuanto a la generación de cancros y a la sobrevida sobre la superficie de la hoja respecto a la cepa salvaje. Este resultado, nos permitió inferir que los genes estudiados estarían participando en conferir una ventaja adaptativa a Xcc cuando se encuentra sobre la superficie del tejido vegetal como epífito, donde la falta de agua se hace evidente. Continuando con esta temática proponemos profundizar sobre cómo estas proteínas estarían mediando sus respuestas frente a estrés y a su vez, estudiarlos en cepas de interés agronómico, pertenecientes a los géneros Rhizobium y Bradyrhizobium. Además, nos proponemos realizar un análisis estructural de proteínas de respuesta general a estrés, con el objeto de llevar a cabo un estudio comparativo entre ellas.

 

PROTEÍNAS BACTERIANAS DE RESPUESTA GENERAL A ESTRÉS COMO ADITIVOS PROTEICOS

En Argentina, el cultivo de soja es una actividad económica de gran importancia que ocupa aproximadamente 20 millones de hectáreas. Esta práctica agrícola viene acompañada de la inoculación de semillas con bacterias fijadoras del nitrógeno atmosférico, las cuales transforman nitrógeno en amonio, reduciendo a cero el consumo de fertilizantes nitrogenados. La inoculación no termina en la aplicación de los tratamientos sobre las semillas, sino que se extiende durante el almacenamiento y siembra de las mismas. De esta manera, las bacterias inmovilizadas sobre la semilla necesitan permanecer viables en ambientes secos, con alta temperatura y baja humedad relativa. La fijación biológica del nitrógeno (FBN), a menudo está fuertemente inhibida en suelos áridos o semiáridos, debido a la baja tasa de sobrevida de los rizobios bajo estrés por desecación. Las cepas son sensibles no sólo a la desecación de los suelos sino también a la que se da sobre la superficie de las semillas. Aunque se han seleccionado con éxito cultivares de soja tolerantes a desecación, la ausencia de cepas de Bradyrhizobium tolerantes a sequía limita la FBN. A fin de reducir la muerte bacteriana en condiciones de baja disponibilidad de agua, se propone utilizar proteínas inducibles en condiciones generales de estrés con el objeto de favorecer la sobrevida bacteriana.

 

BECARIOS DOCTORALES

Julián Escalante

Nicolás Lencina

 

PUBLICACIONES SELECCIONADAS

– Masotti F, Garavaglia BS, Piazza A, Burdisso P, Altabe S, Gottig N, Ottado J. (2021) Bacterial isolates from Argentine Pampas and their ability to degrade glyphosate. Sci Total Environ. 2021 Jun 20; 774:145761. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.145761.

– Barcarolo MV, Gottig N, Ottado J, Garavaglia BS. (2020) Participation of two general stress response proteins from Xanthomonas citri subsp. citri in environmental stress adaptation and virulence. FEMS Microbiol Ecol. 138. doi: 10.1093/femsec/fiaa138

– Barcarolo MV, Garavaglia BS, Gottig N, Ceccarelli EA, Catalano-Dupuy DL, Ottado J. (2020) A novel Xanthomonas citri subsp. citri NADPH quinone reductase involved in salt stress response and virulence. Biochim Biophys Acta Gen Subj. 1864(3):129514. doi: 10.1016/j.bbagen.2020.129514.

– Barcarolo MV, Garavaglia* BS (PA), Thomas L, Marondedze C, Gehring C, Gottig N, Ottado J. (2019) Proteome changes and physiological adaptations of the phytopathogen Xanthomonas citri subsp. citri under salt stress and their implications for virulence. FEMS Microbiology Ecology, 95. doi: 10.1093/femsec/fiz081.

– Grandellis C, Garavaglia* BS (PA), Gottig N, Lonez C, Ruysschaert JM, Ottado J. (2019) DOTAP, a lipidic transfection reagent, triggers Arabidopsis plant defense responses. Planta, 249(2):469-480. doi: 10.1007/s00425-018-3014-7

 

COLABORADORES

Dr. Lucas Gallarato. INDRASA Biotecnología

SUBSIDIOS

PICT 2016-0841. Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).

 

 

Garavaglia, Betiana Soledad

Laboratorio: Microorganismos de interés agronómico y ambiental
Sede: CCT
Email: garavaglia@ibr-conicet.gov.ar
Tel. Interno: 625