Expresión diferencial de genes asociados a la conidiación en hongos entomopatógenos en cultivo sólido bajo estado oxidante Público Deposited
Es notable que la producción de conidios de I. javanica cultivados en atmósfera modificada aumentó más de un orden de magnitud sin alterar los parámetros de calidad (germinación, viabilidad y infectividad ) con respecto a los conidios obtenidos bajo una atmósfera normal; por estas razones se eligió a este hongo para estudiar la vía de formación de conidios de este patógeno de insectos en condiciones con atmósfera normal y enriquecida en oxígeno, con el objetivo de comprender las bases moleculares subyacentes al incremento en la producción de conidios observado cuando se les cultiva en estado sólido bajo una atmósfera oxidante, y lograr mejorar la producción de conidios aún más. Para esto se realizó un análisis de los niveles de expresión de genes reguladores de la conidiación en I. javanica. Se identificaron los genes ortólogas a los genes brlA y abaA (reportados como genes reguladores de la conidiación en Apergillus nidulans y en B. bassiana) en el genoma de I. javanica (porcentaje de identidad de 81% y 76% respectivamente), y se determinaron sus niveles de expresión bajo condiciones de atmósfera normal y atmósfera enriquecida en oxígeno. Bajo condiciones de atmósfera normal, los niveles de expresión de los genes brlA y abaA concuerdan con las etapas de desarrollo de este HE: a las 68 h, cuando ya se observa abundancia de conidios (2.6x107 conidios/gssi) en el medio, ya era alta la expresión de brlA y abaA; a las 96 h de cultivo, donde ya se observa mayor abundancia de conidios que de micelio, se encontró la máxima expresión de brlA y abaA (cuatro veces más que a las 68h en condiciones normales de O2); a las 144 h de cultivo, en donde se observa la máxima producción conidios en condiciones normales de O2 (2. 6x108 conidios/gssi), y a las 192 h, tiempo en el que ya está reportado la presencia de conidióforos y conidios maduros en este HE (Castillo-Minjares, 2015), la expresión de estos genes comenzó a descender (nivel de transcripción relativa de 0.1). Por otro lado, cuando el HE se cultiva bajo una atmósfera oxidante, se observó que los máximos niveles de expresión de los genes brlA y abaA se desplazarón hasta las 144 h y la máxima producción de conidios (2.4 6x109 conidios/gssi), también se desplazó hasta las 192 h. Se encontró que los pulsos de oxígeno aplicados no incrementaron la expresión de los genes reguladores de la conidiación, dado que la expresión de brlA disminuyo 13.4 veces y abaA se mantiene a los mismos niveles de expresión que los niveles de expresión observados antes de aplicar los pulsos de oxígeno es decir a las 68 h (por lo que se sugiere la activación de un inhibidor de la conidiación en respuesta al estrés), sin embargo sí podrían estar correlacionados con el aumento de la producción como se presenta en este trabajo.
El anhelo de una menor dependencia de los plaguicidas químicos alimenta el interés en medios alternativos para el control de plagas, como el uso de patógenos de origen natural para el control de plagas que son responsables de millones de muertes y pérdidas económicas significativas en todo el mundo. Beauveria, Metarhizium e Isaria son los hongos entomopatógenos (HE) o patógenos de insectos más ampliamente estudiados, tienen una amplia gama de objetivos que abarcan la mayoría de los órdenes de insectos (Lepidoptera, Coleoptera, Himenópteros, Diptera y otros) y algunos arácnidos (garrapatas y ácaros) (Ruíz-Corral et al., 2013; Alatorre-Rosas, 2007). La eficiencia en campo de estos HE se ve afecta principalmente por las condiciones climáticas a las que se les expone (temperatura, humedad, radiación ultravioleta), por lo que los avances recientes se han enfocado en la ingeniería genética de estos hongos con el objetivo de aumentar su virulencia y resistencia a factores abióticos (Ortiz-Urquiza et al., 2015). Dado que los conidios de estos HE son las unidades infectivas, se han utilizado estrategias para mejorar la producción de conidios, como la utilización de sistemas en cultivo sólido, implementación de texturizantés y, en nuestro grupo de trabajo, se han implantado la modificación atmosférica en la producción de conidios de HE, que ha mejorado la producción de conidios y mantenido la calidad de los mismos (Tlecuitl-Beristain et al., 2010; Muñiz-Paredes et al, 2017). En este proyecto se evaluó el efecto que tiene enriquecer con O2 la atmósfera de cultivos en estado sólido de Isaria javanica CHE-CNRCB303, Beauveria bassiana Tac-1.1 y Metarhizium robertsii Xoch-8.1. Se encontró que la producción de conidios en cultivo sólido con 26% de O2 (atmósfera enriquecida) de I. javanica, B. bassiana y M. robertsii fue mayor con respecto a la producción obtenida con 21% de O2 (atmósfera normal). El efecto del tratamiento no afecto la calidad de los conidios, pues en ambas condiciones experimentales no hubo diferencia significativa en la germinación de los conidios (P ˃ 0.05). El efecto de la atmósfera modificada sobre la viabilidad de los conidios fue diferente para cada cepa: en el caso de I. javanica la viabilidad no se ve afectada por efecto de los pulsos oxidantes (P ˃ 0.05), se observó incremento en la viabilidad de conidios de M. robertsii obtenidos en atmósfera oxidante (P < 0.05), mientras que en el caso de B. bassiana los pulsos oxidantes mejoran la viabilidad de los conidios respecto a los conidios obtenidos en atmósfera normal sólo cuando estos se cosechan a las 192 h de cultivo (P < 0.05), y no se observan diferencias significativas para esta cepa cuando los conidios se cosechan a las 144 h. En cuanto a la infectividad de los conidios, los conidios producidos con 26% de O2 afecto el tiempo en que alcanza el 50% de mortalidad (TL50) siendo mejor con 21% de O2 en las tres cepas de HE (P < 0.05), pero la sobrevivencia final fue igual en ambos tratamientos (P > 0.05).
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