Estudio de la relación entre la biosíntesis de flavonoides y el metabolismo del ácido salicílico: implicancias fisiológicas y moleculares en la respuesta de defensa frente a estrés biótico

Abstract

Los flavonoides comprenden un grupo de metabolitos especializados que han cobrado particular interés debido a los múltiples roles biológicos con los que se los asocia, desempeñando funciones claves en la fisiología, el crecimiento y el desarrollo de las plantas, así como en la protección frente a diferentes tipos de estrés. Trabajos previos de nuestro grupo de trabajo lograron identificar una proteína de Arabidopsis thaliana, AtDMR6, con la capacidad de sintetizar flavonas, uno de los grupos principales de flavonoides. Sin embargo, el grupo de Zhang y col. (2017) reportó actividad salicílico hidroxilasa para la misma proteína, siendo capaz de hidroxilar la fitohormona asociada a la respuesta de defensa, ácido salicílico (AS). En este trabajo de tesis, se confirmó el carácter bifuncional de AtDMR6 mediante ensayos de actividad enzimática in vitro, proponiendo un vínculo entre la biosíntesis de flavonoides y el metabolismo del AS. Asimismo, la incubación de hojas de maíz con distintos flavonoides evidenció la capacidad de estos metabolitos para modular la expresión de genes asociados a la biosíntesis y el metabolismo del AS, mientras que análisis transcriptómicos mostraron el efecto negativo de la acumulación de la fitohormona sobre la expresión de genes biosintéticos de los flavonoides, sugiriendo una regulación antagónica entre ambas rutas metabólicas. Ensayos de infección realizados en líneas transgénicas que acumulan flavonas y en plantas mutantes de la vía biosintética de los flavonoides confirmaron un rol negativo de estos metabolitos durante la respuesta inmune, interviniendo en la respuesta de defensa salicílico-dependiente. Finalmente, se identificó y caracterizó la primera enzima salicílico hidroxilasa de maíz (ZmS5H), que también presentó actividad flavonol sintasa, reforzando la conexión entre ambas rutas metabólicas. Las plantas mutantes s5h de maíz presentaron menor susceptibilidad respecto de líneas salvajes en ensayos con el patógeno fúngico Colletotrichum graminicola, menor altura y número de hojas, y senescencia prematura, confirmado mediante la determinación de parámetros fotosintéticos, la expresión de genes asociados a la senescencia y la cuantificación de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico.