Role of maize cell wall phenylpropanoids in resistance to Sesamia nonagrioides Lef.

28 páginas.- Trabajo Fin de Grado en Biología, curso 2016/17, Universidad de Vigo.[EN] Maize is one of the most important cereals worldwide and is attacked by various insect pests, including stem borer. In the Mediterranean region the main stem borer is Sesamia nonagrioides. The strengthening of the cell wall plays a fundamental role in the resistance to stem borers. Therefore, the study of the components of the cell wall that contribute to such strengthening is crucial. It is known that different compounds of phenolic nature (lignin and hydroxycinnamic acids such as pCA, FA and DFAT) present in the wall increase cell-wall hardness, but it is not known how these compounds are interrelated. In a previous work, the hydroxycinnamate pCA was the phenolic component of the cell-wall that more closely was related to the resistance to S. nonagrioides in a set of families that derived from the cross between a line with high contents in hidroxicinnamates (EP125) and another with low (PB130). However, the content or composition of the lignin was not evaluated. In addition, it was observed that certain genomic regions of maize that could be related to the greater accumulation of diferulates (DFAT) could contribute to a greater susceptibility to the pest, contrary to what was expected. Therefore, in this work, the phenolic composition of the cell-wall of a subset of these families (those that differed more for pCA) was characterized more exhaustively in order to study the interrelations between the different components and to know which of them have more effect on resistance. Ten families with high and low levels of pCA were evaluated in a field trial, samples of stem pith were collected and biochemical analyses were carried out to determine the contents of pCA, FA, DFAT, and lignin and lignin monomers composition. We observed that families with high pCA also showed higher levels of lignin, higher percentage of S units and lower percentage of G units, suggesting that the relationship between pCA content and resistance could be indirect and due to a closer genetic links between pCA and lignin and between lignin and the length of tunnels. pCA correlated significantly and positively with the S / G ratio and negatively with G. On the other hand, the proportion of H units in lignin correlated significantly with the DFAT content and the FA content, unlike the pCA, correlated significantly and positively with the proportion of G units in the lignin and negatively with the proportion of the S units and with the S / G ratio. Therefore, the relationships between the different phenolic components of the wall are not always positive and all of them should be simultaneously taken into account in order to improve resistance to Sesamia nonagrioides.[ES] El maíz es uno de los cereales más importantes a nivel mundial y se ve atacado por diversas plagas de insectos, entre las que destaca la plaga del taladro que, en la región mediterránea, es causada principalmente por Sesamia nonagrioides Lef. El fortalecimiento de la pared celular juega un papel fundamental en la resistencia frente al taladro; por lo que el estudio de los componentes de la pared celular que contribuyen a dicho fortalecimiento es crucial. Se sabe que distintos compuestos de naturaleza fenólica (lignina y ácidos hidroxicinámicos como pCA, FA y DFAT) presentes en la pared incrementan su dureza, pero no se sabe cómo se interrelacionan dichos compuestos. En un trabajo previo se vio que el ácido hidroxicinámico pCA era el componente fenólico de la pared más relacionado con la resistencia a S. nonagrioides en un conjunto de genotipos (familias) que derivaban del cruzamiento entre una línea con altos contenidos en ácidos hidroxicinámicos (EP125) y otra con bajos (PB130). Sin embargo no se evaluó el contenido o composición de la lignina. Asimismo, se observó que ciertas regiones genómicas del maíz que podrían estar relacionadas con la mayor acumulación de diferulatos (DFAT), podrían contribuir a una mayor susceptibilidad frente a la plaga, al contrario de lo que se esperaba. Por lo tanto, en este trabajo, se caracterizó más exhaustivamente la composición fenólica de la pared de un subconjunto de esas familias (aquellas que más diferían para pCA) para conocer mejor cómo son las interrelaciones entre los distintos componentes y saber cuál de ellos podría tener más peso sobre la resistencia. En un ensayo en campo se evaluaron 10 familias con altos y bajos niveles de pCA en la médula de la caña del maíz y se recogieron muestras de médula sobre las que se llevaron a cabo análisis para determinar el contenido en pCA, FA, DFAT, y lignina y la composición en monómeros de ésta última. Observamos que las familias con alto pCA también mostraban mayores niveles de lignina, mayor porcentaje de unidades S y menor porcentaje de unidades G, lo que sugiere que la relación entre el contenido en pCA y la resistencia podría ser indirecta y debida a un estrecho vínculo genético entre pCA y lignina, y entre ésta y la longitud de galerías. pCA correlacionó significativamente y de manera positiva con el ratio S/G y negativamente con G. Por otro lado, la proporción de unidades H en la lignina correlacionó significativamente con el contenido en DFAT y el contenido en FA correlacionó de manera significativa y positiva con la proporción de unidades G en la lignina y negativa con la de las unidades S y con el ratio S/G, justamente al contrario que el pCA. Por lo tanto, las relaciones entre los distintos componentes fenólicos de la pared no son siempre positivas por lo que para mejorar la resistencia deberíamos tener en cuenta el conjunto de todos los ellos y no cada uno por separado como se ha hecho hasta ahora.Peer reviewe