SEÑALIZACIÓN Y RESPUESTA A ESTRÉS EN YERBA MATE: ESTADO ACTUAL Y PERSPECTIVAS FUTURAS

ORTIZ, N. L; GALDEANO, E; ACEVEDO, R. M; SANSBERRO, P. A

Congreso; 5° Congreso Argentino de Fitopatología: 59° Reunión APS División Caribe; 2021

Asociación Civil Argentina de Fitopatólogos

El hábitat natural de la yerba mate consiste en selvas subtropicales con baja luminosidad yalta humedad relativa. En situación de cultivo ésta es sometida a condiciones de mayorradiación lumínica y mayor demanda de agua asociada a un aumento de evapotranspiración ala vez que el monocultivo genera una mayor predisposición a la aparición y propagación deenfermedades. Asimismo, la variabilidad e intensidad de los fenómenos meteorológicos que sesuscitan como efecto del cambio climático determinan situaciones de estrés que las plantasmanifiestan a través de la aparición de síntomas causantes de menor rendimiento.Los trabajos realizados en los últimos años nos aportaron evidencias moleculares,bioquímicas y fisiológicas que brindan una aproximación en el entendimiento de los procesosinvolucrados en la tolerancia de cultivares de yerba mate a sequía. En este sentido, observamosque los genotipos que presentan cierta tolerancia a la deshidratación muestran uncomportamiento isohídrico y tienden a cerrar sus estomas para evitar pérdidas de agua portranspiración aun cuando el contenido hídrico de la planta es relativamente elevado. El iniciodel ajuste osmótico requiere una reducción del contenido relativo de agua de sus hojas de almenos 78%; siendo máximo cuando éste disminuye a 62%. En condiciones severas de déficithídrico (Ψsuelo= -2 MPa), la conservación del aparato fotosintético es particularmente notablereestableciéndose la asimilación de CO2 luego de la rehidratación. Para hacer frente a losdesequilibrios energéticos que en tales condiciones se suscitan en el metabolismo fotosintéticoy prevenir la formación de especies reactivas de oxígeno, la yerba mate emplea una serie deestrategias que hemos dilucidados a través de estudios anatómicos, transcriptómicos ymetabolómicos. No obstante, en concordancia con la ralentización de la actividad fotosintética,los patrones de expresión génica sugieren un deterioro de la biosíntesis de almidón y sacarosay una mejora de azúcares solubles derivados de almidón en las hojas. Consecuentemente,hemos observado que la sequía indujo la expresión diferencial de genes responsables de labiosíntesis de oligosacáridos pertenecientes a la familia de la rafinosa que podríanestinvolucradas en la protección osmótica de las células, correlacionándose el incremento dela expresión génica con el contenido de tales carbohidratos. Por otra parte, hemos detectadoque, si bien, los niveles endógenos de nitratos y proteínas no varían, el contenido deaminoácidos libres incrementa en respuesta a deshidratación. El análisis transcripcional de lasenzimas involucradas en la biosíntesis de aminoácidos reveló que la síntesis de novo constituyela principal fuente de variación inducida por el estrés. Asimismo, el análisis fisiológico de laplanta y los cambios transcriptómicos y metabolómicos de sus hojas inducidos por sequíademuestran que ABA está involucrado en el mecanismo de respuesta a la situación adversa.Nuestros primeros estudios demostraron que ABA se acumula rápidamente en hojas expuestasa sequía disminuyendo transpiración por cierre estomático. Recientemente, hemos informado que la transcripción de varios genes relacionados con biosíntesis, señalización y respuestasfuncionales es promovida en hojas estresadas. Asimismo, las modificaciones que ocurren en elámbito de las hojas son a su vez correspondidas con cambios morfo-fisiológicos, molecularesy bioquímicos que suceden en el ámbito de sus raíces con el propósito de preservar el continuosuelo-planta-atmósfera y promover el crecimiento del sistema radical para una mayorcaptación de los recursos.Sin embargo, datos preliminares obtenidos recientemente reflejan el hecho de que plantasde un cultivar de yerba mate que se comporta como tolerante a estrés hídrico, al disminuir elcontenido de agua en sus tejidos, además de activar el mecanismo de señalización y respuestaa la deshidratación, despliega el mecanismo de defensa a patógenos mediado por ácidosalicílico. En este contexto, observamos la sobreexpresión del gen ENHANCED DISEASESUSCEPTIBILITY1 (EDS1), el cual junto a PHYTOALEXIN-DEFICIENT4 (PAD4), es consideradoun regulador esencial de la resistencia basal a patógenos invasivos hemibiotróficos y biotróficosobligados; identificándose además varias proteínas kinasas y numerosas familias de factoresde transcripción asociados con respuesta a estrés abiótico, biótico y combinado. Considerandonuestros estudios previos que confirman la asociación de la yerba mate con microorganismosendófitos, podríamos suponer que la activación del proceso de señalización y defensa a estrésbiótico podría estar relacionado con una reestructuración del microbioma inducido por el déficithídrico. La modificación del microbioma podría tener un efecto positivo de priming en larespuesta de la planta a la deshidratación o bien, podría tener un efecto negativo generandoun estrés secundario al constituir una ventaja para los microorganismos oportunistas queentonces se convertirían en una amenaza potencial para la planta. Basado en esta premisa,nuevos experimentos se ejecutan con el propósito de evaluar las respuestas moleculares deplantas de yerba mate sometidas a estrés abiótico (sequía), biótico (infección con patógenos),y combinado (biótico + abiótico), en condiciones de invernáculo; fenotipar las plantas enrespuestas a la situación adversa, y analizar los eventuales cambios que se susciten en ladiversidad y composición de la comunidad endofítica que se susciten por efectos del estrés.Se presentarán los resultados parciales obtenidos hasta el momento y se discutirán losmecanismos de señalización involucrados.