Efecto de la radiación UVB en la interacción planta-insecto chupador. Vías de señalización involucradas

MORENO JE; BALLARÉ CL

Buenos Aires, Argentina

Jornada; Jornadas de Fisiología Vegetal; 2003

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA

A partir de la década del ’80 se comenzó a documentar una disminución de la concentración de ozono estratosférico, siendo particularmente severa sobre el continente antártico, en donde alcanza los niveles mas bajos en primavera (el “agujero de ozono”). Esta disminución conlleva un aumento en los niveles de radiación ultravioleta que alcanzan la superficie terrestre, particularmente en una parte del espectro ultravioleta conocida como UVB (290- 315 nm).La radiación UVB, al ser la banda de radiación más energética que alcanza la superficie terrestre y ser absorbida por ácidos nucleicos y proteínas, es particularmente efectiva en provocar distintos tipos de daño celular. Esto motivó que, a partir del descubrimiento del ägujero de ozono”, se multiplicaran los trabajos que exploraban los efectos nocivos del UVB sobre los organismos. En un comienzo las investigaciones estaban enfocadas particularmente a los efectos sobre las plantas, que eran consideradas como el grupo de organismos que serían potencialmente más afectados.Nuestro laboratorio aportó datos convincentes sobre el impacto del UVB en plantas terrestres. Así fue como los pasajes del "agujero" de la capa de ozono por Tierra del Fuego explicaron hasta un 68% la formación de dímeros de pirimidinas en el ADN de Gunnera magellanica, una planta nativa (Rousseaux et al., 1999). Por otro lado, nuestro grupo determinó que, en latitudes medias, plantas de cebada crecidas con distintos niveles de UVB acumulan diferente cantidad de biomasa, y que el UVB solar es capaz de reducir el rendimiento (Mazza et al, 1999).Si bien el UVB solar tiene efectos sobre el crecimiento de las plantas, los efectos más importantes del UVB fueron observados en las interacciones entre plantas y hervíboros. Miembros de nuestro laboratorio han mostrado que una especie de trip (Caliothrips phaseoli) prefirió consistentemente plantas de soja que habían sido crecidas bajo niveles atenuados de UVB (Mazza et al., 1999). Incluso la alimentación de Anticarsia gemmatalis sobre plantas crecidas con diferenetes niveles de UVB modificó la duración de sus estadios larvales asi como su tasa de mortalidad (Zavala et al., 2001). Una explicación a estos resultados podría encontrarse en que el UVB module las respuestas de defensa de las plantas frente al ataque de distintos organismos.El objetivo central de este proyecto es estudiar los mecanismos moleculares subyacentes que expliquen las respuestas observadas. Valiéndonos de los avances realizados en el campo de la fisiología molecular exploraremos, en principio, dos vías de defensa de las plantas. Una, mediada por el ácido salicílico (SA), está involucrada en las respuestas a infecciones por virus y hongos. La otra, donde el ácido jasmónico (JA) juega un rol central, interviene principalmente en las respuestas contra insectos masticadores y heridas mecánicas.La mayor parte de los estudios de interación planta-hervíboro se realizaron con organismos masticadores, lo que ha generado un vacío en el conocimiento de respuestas a otro tipo de insectos fitófagos como los "succionadores" de floema, i.e. áfidos, mosca blanca. Esperamos que la respuesta molecular a un insecto fitofago chupador sea diferente a la de un masticador, debido al mecanismo de alimentacion –menos dañino y más prologado en el tiempo.Es así que nos propusimos estudiar los efectos del UVB sobre la interacción planta-organismo chupador. Utilizando mutantes de Arabidopsis thaliana deficientes en diferentes puntos de las cascadas del SA y del JA para identificar, en primer lugar, cuál es la vía de defensa que juega un rol protagónico contra organismos chupadores y, en segundo lugar, identificar el punto de interacción con la cascada de trasducción de señales del UVB que, de alguna forma, estaría modificando la respuesta anti-hervíboro de la planta.A partir de la década del ’80 se comenzó a documentar una disminución de la concentración de ozono estratosférico, siendo particularmente severa sobre el continente antártico, en donde alcanza los niveles mas bajos en primavera (el “agujero de ozono”). Esta disminución conlleva un aumento en los niveles de radiación ultravioleta que alcanzan la superficie terrestre, particularmente en una parte del espectro ultravioleta conocida como UVB (290- 315 nm).La radiación UVB, al ser la banda de radiación más energética que alcanza la superficie terrestre y ser absorbida por ácidos nucleicos y proteínas, es particularmente efectiva en provocar distintos tipos de daño celular. Esto motivó que, a partir del descubrimiento del ägujero de ozono”, se multiplicaran los trabajos que exploraban los efectos nocivos del UVB sobre los organismos. En un comienzo las investigaciones estaban enfocadas particularmente a los efectos sobre las plantas, que eran consideradas como el grupo de organismos que serían potencialmente más afectados.Nuestro laboratorio aportó datos convincentes sobre el impacto del UVB en plantas terrestres. Así fue como los pasajes del "agujero" de la capa de ozono por Tierra del Fuego explicaron hasta un 68% la formación de dímeros de pirimidinas en el ADN de Gunnera magellanica, una planta nativa (Rousseaux et al., 1999). Por otro lado, nuestro grupo determinó que, en latitudes medias, plantas de cebada crecidas con distintos niveles de UVB acumulan diferente cantidad de biomasa, y que el UVB solar es capaz de reducir el rendimiento (Mazza et al, 1999).Si bien el UVB solar tiene efectos sobre el crecimiento de las plantas, los efectos más importantes del UVB fueron observados en las interacciones entre plantas y hervíboros. Miembros de nuestro laboratorio han mostrado que una especie de trip (Caliothrips phaseoli) prefirió consistentemente plantas de soja que habían sido crecidas bajo niveles atenuados de UVB (Mazza et al., 1999). Incluso la alimentación de Anticarsia gemmatalis sobre plantas crecidas con diferenetes niveles de UVB modificó la duración de sus estadios larvales asi como su tasa de mortalidad (Zavala et al., 2001). Una explicación a estos resultados podría encontrarse en que el UVB module las respuestas de defensa de las plantas frente al ataque de distintos organismos.El objetivo central de este proyecto es estudiar los mecanismos moleculares subyacentes que expliquen las respuestas observadas. Valiéndonos de los avances realizados en el campo de la fisiología molecular exploraremos, en principio, dos vías de defensa de las plantas. Una, mediada por el ácido salicílico (SA), está involucrada en las respuestas a infecciones por virus y hongos. La otra, donde el ácido jasmónico (JA) juega un rol central, interviene principalmente en las respuestas contra insectos masticadores y heridas mecánicas. La mayor parte de los estudios de interación planta-hervíboro se realizaron con organismos masticadores, lo que ha generado un vacío en el conocimiento de respuestas a otro tipo de insectos fitófagos como los "succionadores" de floema, i.e. áfidos, mosca blanca. Esperamos que la respuesta molecular a un insecto fitofago chupador sea diferente a la de un masticador, debido al mecanismo de alimentacion –menos dañino y más prologado en el tiempo.Es así que nos propusimos estudiar los efectos del UVB sobre la interacción planta-organismo chupador. Utilizando mutantes de Arabidopsis thaliana deficientes en diferentes puntos de las cascadas del SA y del JA para identificar, en primer lugar, cuál es la vía de defensa que juega un rol protagónico contra organismos chupadores y, en segundo lugar, identificar el punto de interacción con la cascada de trasducción de señales del UVB que, de alguna forma, estaría modificando la respuesta anti-hervíboro de la planta.