Contribución al estudio de los fenómenos bioquímicos y moleculares del apoplasto de clavel (Dianthus caryophyllus L) durante su interacción con Fusarium oxysporum f. sp. dianthi

En esta investigación se abordó el estudio de algunos fenómenos bioquímicos y moleculares que ocurren en el apoplasto del clavel (Dianthus caryophyllus L) y que están asociados a la resistencia al marchitamiento vascular causado por el patógeno Fusarium oxsyporum f. sp. dianthi. Mediante una aproximación holística que incluyó la aplicación de herramientas propias de la proteómica y la metabolómica, se determinó cuales son las rutas metabólicas principales que se regulan a este nivel celular durante la expresión de resistencia. Para ello se pusieron a punto las condiciones tanto para la obtención del fluido apoplástico de raíces y tallos de clavel, como para el análisis a nivel de proteínas y metabolitos. Posteriormente, en dos variedades con niveles contrastantes de resistencia, se evaluaron las diferencias constitutivas e inducibles, a nivel del proteoma y metaboloma usando aproximaciones shotgun. Se determinó que la activación diferencial a este nivel depende del órgano involucrado en la interacción y que, dentro de las vías principales asociadas a los componentes activos y pasivos de la respuesta, se encuentran el metabolismo de carbohidratos, la regulación de especies reactivas de oxígeno y las respuestas de defensa y estrés. Dentro de estos procesos se encuentran proteínas relacionadas con patogénesis (PR), estrés oxidativo y regulación de especies reactivas de oxígeno (ROS), y degradación proteica como proteasas y peptidasas. Adicionalmente, se describe por primera vez, la presencia entre otros, de metabolitos apoplásticos asociados con la resistencia derivados de tipo fenólico que incluyen flavonoides y derivados de tipo fenalenonas. La validación de la regulación espacio temporal de estos fenómenos usando herramientas de análisis transcripcional como el RTqPCR, permitieron proponer puntos de regulación específicos que pueden estar asociados a la resistencia a la enfermedad, como es la expresión de ciertos genes de las familias de las proteínas PR. Se presentan por primera vez fenómenos bioquímicos asociados con el apoplasto que son postulados como probables marcadores de resistencia en este modelo planta-patógeno.Abstract: The present research aimed to study some biochemical and molecular phenomena associated with resistance to vascular wilt caused by the pathogen Fusarium oxsyporum f. sp. dianthi, that take place in the carnation apoplast (Dianthus caryophyllus L). To reach this objetive, we used a holistic approach that included proteomic and metabolomic tools. That approach allowed to determine which are the main metabolic pathways that are regulating plant defense at this cellular level. To start, we iniciated by standarizing the methodological conditions to get apoplastic fluids from both roots and stems. Those extracts were later analyse to quantify proteins and metabolites content. Secondly, we proceeded to evaluate constitutive and inducible proteome and metabolome of two carnations varieties with contrasting levels of resistance to vascular wilt by mean of shotgun technology. It was determined that, the differential activation at apoplastic level depends on the organ involved in the interaction, and that the main pathways associated with the active and passive components of the response belong to following processes, the carbohydrate metabolism, the regulation of reactive oxygen species and the defensive and stress responses. Within these processes, we highlight proteins related to pathogenesis (PR), oxidative stress and regulation of reactive oxygen species (ROS), and protein degradation as proteases and peptidases. Additionally, for the first time we report the presence of apoplastic metabolites associated with resistance derived from phenolic type including flavonoids and derivatives of the phenalenone type, among others. The validation of the temporal space regulation of these phenomena using transcriptional analysis tools such as RTqPCR, allowed proposing specific regulatory points that may be associated with resistance to this disease, such as, the expression of certain genes of the PRs families. It is important to mention that, for first time, biochemical phenomena associated with the apoplast are presented which are postulated as probable resistance markers in this plant-pathogen model.Doctorad