Secuencian transcriptoma de manzanos en respuesta a infección bacteriana

Realizan análisis transcriptómico de variedades de manzana infectadas con bacterias e identifican genes diferencialmente expresados, posibles genes de resistencia y genes no identificados

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El fuego bacteriano o blightfire es una plaga causada por la bacteria Erwinia amylovora que afecta a las rosáceas, principalmente peras y manzanas. Los síntomas son flores y brotes marchitos, ramas que retienen las hojas muertas y llagas que supuran en primavera, siendo una de las peores consecuencias de esta plaga la muerte de los árboles, pudiendo hasta eliminar plantaciones completas, causando pérdidas millonarias.

Para comprender de manera global el mecanismo molecular mediante el cual la planta responde frente a la infección por esta bacteria, científicos suizos estudiaron la respuesta en la expresión, un análisis transcriptómico (RNA-Seq), de la respuesta del manzano (variedad susceptible Golden delicious) frente a la infección con Erwinia amylovora, lo cual fue publicado en reconocida revista científica Nature.

El experimento se basó en inocular flores con la bacteria y 48 horas después se tomaron las muestras para  ser analizadas en la plataforma de secuenciación masiva Illumina HiSeq. De las lecturas obtenidas se encontraron 63.508 genes antes reportados  y 2.064 regiones no reportadas anteriormente. Además  1.080 transcritos se encontraron expresados diferencialmente , siendo 872 sobreextresados y 208 disminuyeron su expresión.

Bajo estas condiciones, se observó una disminución en la expresión de las rutas de las ubiquitin-hidrolasas y los genes relacionados a la fotosíntesis, a la vez que se sobreexpresaron genes que codifican para proteínas con funciones relacionadas a la respuesta biótica y abiótica: glutatión-S-transferasas, citocromos, genes relacionados con la síntesis, percepción y señalización de etileno y jasmonato. También se observó un aumento en la expresión de genes involucrados en la biosíntesis de flavonoides.

infImagen: Clases de genes diferencialmente expresados a las 48 horas post infección.

Para saber si los cambios observados  son una respuesta específica contra E. amylovora o un respuesta genérica contra el estrés biótico, se midieron los niveles de expresión de diferentes transcritos mediante RT-PCR en respuesta a inoculación por E. amylovora, otro patógeno bacteriano y una bacteria inocua. Los resultados mostraron patrones específicos de respuesta en los distintos casos, por lo que los autores proponen extender la lógica de un análisis de todo el transcriptoma ayudaría a identificar los genes que confieren susceptibilidad o resistencia en distintas variedades de manzanos.

Además, 25 nuevos ORFs (marcos de lectura abiertos) y las rutas identificadas en este estudio podrán utilizarse para caracterizar los mecanismos de susceptibilidad y resistencia contra E. amylovora, y que identificando la función exacta de estas nuevas secuencias podrían utilizarse como marcadores moleculares de la resistencia bacteriana o ayudar en su control y prevención.

Estudios como este demuestran el potencial de la tecnología RNA-Seq para detallar el perfil transcripcional e incluso encontrar genes no descritos en un genoma previamente anotado, siendo una herramienta más potente que otras similares (ej. Microarray) ya que permite una búsqueda sin sesgo (bias) de genes, la cuantificación de transcritos poco expresados e incluso la detección de nuevos ORFs.

  • Tim Kamber, Jan P. Buchmann, Joël F. Pothier, Theo H. M. Smits, Thomas Wicker &Brion Duffy. (2016). Fire blight disease reactome: RNA-seq transcriptional profile of apple host plant defense responses to Erwiniaamylovora pathogen infection. Scientific Reports 6, Article number: 21600. doi:10.1038/srep21600
  • Johnson, K.B. 2000. Fire blight of apple and pear.The Plant Health Instructor. DOI: 10.1094/PHI-I-2000-0726-01
    Updated 2005

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