Evaluación del gen que codifica la enzima βHPMEH para la inhibición de la marchitez bacteriana causada por Ralstonia solanacearum

RESUMEN

La marchitez bacteriana causada por Ralstonia solanacearum E.F. Smith es una de las enfermedades bacterianas más importantes que ataca a cultivos agrícolas como papa, tomate, banana, entre otros, causando grandes pérdidas en la producción. Desafortunadamente, su control ha sido difícil por su amplio rango de hospederos alternativos, su supervivencia en el suelo y su variación biológica y genética; así como porque no hay variedades con altos niveles de resistencia y porque no existe un control químico efectivo. Quorum sensing (percepción de quorum) es el fenómeno mediante el cual la acumulación de unas moléculas permite a una bacteria saber el número de bacterias que se encuentran en el medio es decir la densidad poblacional. La bacteria R. solanacearum posee un sistema quorum sensing para la regulación de la expresión de genes de virulencia, y en la cual la molécula 3-OH-PAME es el autoregulador de esta señal. Se conoce que la molécula ΒHPMEH hidroliza a 3-OH-PAME, anulando así la señal de autorregulación y por tanto la comunicación quorum sensing en R. solanacearum. Con el objetivo de evaluar el gen βhpmeh, se diseñaron dos vectores que expresen este gen bajo el control de dos diferentes promotores, los cuales fueron verificados por análisis de restricción, secuenciamiento y posteriormente mediante técnicas de agroinfiltración, se observó su expresión y su efecto frente a R. solanacearum en hojas de papa de la variedad Desiree. Los resultados de la expresión transitoria, muestran que el gen βhpmeh retrasó la aparición de síntomas de la marchitez bacteriana y sería un candidato potencial para transformación genética de la planta entera.

ABSTRACT

Ralstonia solanacearum is the causal agent of the devastating bacterial wilt disease that attacks important agricultural crops such as potato, tomato, banana, among others, causing serious yield losses. Control of R. solanacearum is difficult because of its wide range of alternate hosts, its long survival in soil, its biological and genetic variation, the lack of natural resistance sources and the insufficiency of the appropriate chemical control measures. Quorum sensing is the term that describes the phenomenon whereby the accumulation of molecules allows bacteria to know the number of bacteria found in the environment (population density). R. solanacearum has a quorum sensing system for the regulation of the expression of virulence genes; the molecule 3-OH-PAME is the self-regulatory signal. The molecule ΒHPMEH hydrolyzes 3-OH-PAME nullifying the signal of virulence, and thus, the quorum sensing communication in R. solanacearum. In order to evaluate the βhpmeh gene we designed two vectors that express this gene under the control of two different promoters. Both vectors were verified by restriction analysis and sequencing. Agroinfiltration assays were used to analyze gene expression and the effect against R. solanacearum in potato (Solanum tuberosum) leaves. The results of the transient expression experiments showed that the expression of gene βhpmeh caused a delay in the appearance of symptoms of bacterial wilt and thus is a good candidate for whole genetic plant transformation.