Quorum sensing and 3-indole acetic acid degradation play a role in colonization and plant growth promotion of Arabidopsis thaliana by Burkholderia phytofirmans

La comunicación molecular en la rizófera tiene un importante papel en la regulación de rasgos que caracterizan la asocición planta-bacteria. Burkholderia phytofirmans PsJN es una bacteria promotora del crecimiento de plantas (PGPR) bien caracterizada y capaz de establecer interacciones rizosféricas y endofiticas con diferentes especies de plantas. Para una efectiva promoción del crecimiento es necesario que las PGPR tengan una colonización competente del hospedero.

Utilizando cepas mutantes de B. phytofirmans PsJN en los sistemas de quorum sensing, se obtuvo evidencia sobre la importancia de la comunicación célula a célula para una colonización eficiente de plantas de Arabidopsis thaliana y para el establecimiento de una interacción benéfica. Además, se observó que la degradación de la auxina ácido 3-indolacético (AIA) tiene un rol clave en la promoción del crecimiento de plantas y es necesaria para una colonización eficiente. La cepa silvestre de PsJN pero no la mutante iacC, incapaz de degradar AIA, puede re-establecer los efectos de promoción en las raíces de A. thaliana en presencia de AIA exógeno, indicando la importancia de esta característica en la promoción del crecimiento de la raíz primaria. Usando una línea transgénica de A. thaliana con la vía de señalización de auxinas suprimida (sobre-expresora del gen represor mir393) y analizando la expresión de los receptores de auxinas en plantas inoculadas, se evidenció que la señalización de auxinas en las plantas es necesaria para producir los efectos promotores de crecimiento producidos por esta PGPR. Los resultados obtenidos también apuntan a que tanto la disminución de niveles de etileno (controlados por el gen acdS) como la señalización por auxinas interactúan en la planta, evidenciado por la respuesta de la planta a la cepa mutante en el gen señalado, que codifica para la enzima ácido 1- aminociclopropano-1-carboxílico desaminasa.

Finalmente, se observó que el sistema quorum sensing BpI.2/RsaL/BpR.2 es inducido por la molécula señal 3-OXO-C14- homoserina lactona y esta molécula también induce la expresión del regulador BpR.1, indicando una posible jerarquía entre estos dos sistemas de quorum sensing. Adicionalmente, el análisis de expresión en la cepa silvestre y las mutantes en la producción de homoserinas lactonas, mostró una regulación, mediante los sistemas quorum sensing, de la expresión en genes relacionados con la producción de exosolisacáridos y el gen cheA, involucrado en motilidad quimiotáctica.

• Nombre: Ana Zúñiga Sepúlveda
• Laboratorio: Biotecnología - UAI
• Mención: Genética Molecular y Microbiología
• Director Tesis: Bernardo González

Artículos Publicados

1.   Poupin MJ, Timmermann T, Vega A, Zuñiga A, González B. (2013) Effects of the plant growth-promoting bacterium Burkholderia phytofirmans PsJN throughout the life cycle of Arabidopsis thaliana. PLoS One. 8(7): e69435

2.   Zúñiga A, Poupin MJ, Donoso R, Ledger T, Guiliani N, Gutiérrez RA, González B. (2013) Quorum sensing and indole-3-acetic acid degradation play a role in colonization and plant growth promotion of Arabidopsis thaliana by Burkholderia phytofirmans PsJN. Mol Plant Microbe Interact. 26(5): 546-53

3.   Ledger T, Zúñiga A, Kraiser T, Dasencich P, Donoso R, Pérez-Pantoja D, González B. (2012) Aromatic compounds degradation plays a role in colonization of Arabidopsis thaliana and Acacia caven by Cupriavidus pinatubonensis JMP134. Antonie Van Leeuwenhoek. 101(4): 713-23