Biochemical and molecular mechanisms triggered in the interaction between plant growth promoting bacteria and plants of agricultural interest

En esta Tesis se abordó el estudio de los mecanismos bioquímicos involucrados en lainteracción entre algunas bacterias promotoras del crecimiento y dos plantas de interésagronómico, arroz (Oryza sativa) y tomate (Solanum lycopersicum). La bacteria Azospirillum brasilense promovió el crecimiento de plantas de arroz,especialmente de su sistema radicular; la inoculación indujo un aumento en la producciónde etileno en la planta y en la actividad y expresión de la ácido 1-amino-ciclopropano-1-carboxílico sintasa (ACS). Se observó también un aumento en la actividad de quinasa deproteínas dependiente de Ca⁺² cuyas características bioquímicas indican que se trata deuna CDPK que estaría relacionada con el crecimiento de las raíces laterales. La inoculación con A. brasilense promovió el crecimiento de plantas de tomate, aumentólos niveles de ácido indol acético (AIA) y etileno y la actividad y expresión de ACS. Elsuplemento exógeno de etileno y el uso de un inhibidor de su percepción permiten asignar amodo de hipótesis un rol intermediario del etileno en la promoción del crecimiento delsistema radicular en plantas de tomate inoculadas con A. brasilense. El análisis global del perfil de expresión génica asociado a la inoculación de plantas detomate con A. brasilense indicó que la inoculación estimuló la expresión de una variedad degenes, muchos de los cuales se inducen por etileno y que se han encontrado sobreexpresados en otras especies en respuesta a la infección con patógenos o afectadas poragentes generadores de estrés. Los niveles de expresión de los genes implicados en elestablecimiento de la respuesta hipersensible aparecen sub expresados lo cual podríafavorecer el establecimiento de la interacción endofítica entre A. brasilense y tomate. Utilizando la técnica de 2D-DIGE se comenzó el análisis de los perfiles de proteínasexpresadas en plantas de tomate inoculadas con A. brasilense. Con esta técnica se logróevidenciar diferencias en los patrones de expresión que dependen del tratamiento al que sesometió a las plantas. This thesis is focused on the study of biochemical mechanisms involved in the interactionamong some growth-promoting bacteria and two plants of interest for agronomy: rice (Oryza sativa) and tomato (Solanum Iycopersicum). The bacterium Azospirillum brasilense promoted growth in rice plants, especially in theirroot system; inoculation induced an increase in ethylene production in the plant and in 1-aminocyclopropane-1-carboxilic acid synthase (ACS) activity and expression. A rise wasalso noticed in a Ca⁺²-dependent protein kinase activity with the biochemical features of a CDPK that could be related to lateral roots’ growth. A. brasilense inoculation also promoted tomato plants growth, raised indole acetic acid (IAA) and ethylene levels and the activity and expression of ACS. Exogenous supplementof ethylene and the use of an inhibitor of their perception have allowed for the hypothesisfor an intermediary role of ethylene in A. brasilense-inoculated tomato plants’ root systemgrowth. The overall analysis of the genetic expression profile of tomato plants associated to theinoculation with A. brasilense has indicated that inoculation stimulated expression of avariety of genes which are also induced by ethylene and have been found overexpressedin other species as a result of pathogenic infection or affected by stress-generating agents. The genes involved in the hypersensitive response appeared as underexpressed; this factcould favour the stablishment of the endophitic interaction between A. brasilense andtomato. 2D-DIGE technique was used to start the analysis of protein profiles expressed in A.brasilense-inoculated tomato plants. Fil: Ribaudo, Claudia Mónica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.