Mecanismos de Xanthomonas campestris pv. campestris en la supresión de la respuesta inmune de Arabidopsis thaliana

Abstract

En esta tesis, estudiamos algunos de los mecanismos a través de los cuales Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) suprime la respuesta inmune de Arabidopsis thaliana. Los microbios gatillan el cierre estomático en la planta a través de patrones moleculares asociados a microbios (MAMPs), sin embargo Xcc es capaz de colonizar A. thaliana a través de estos poros mediante un factor de virulencia (Xcc FV) capaz de inhibir su cierre. En la primera parte de esta tesis estudiamos el mecanismo de acción del Xcc FV y de una toxina de efecto similar producida por la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae pv. tomato denominada coronatina. Encontramos que ambos compuestos inhiben el cierre estomático inducido por MAMPs y por la hormona ácido abscísico a través de la inhibición de la producción de especies reactivas de oxígeno (ERO) mediada por NADPH oxidasas y de manera dependiente de la señalización de jasmonatos. En la segunda parte de la tesis, estudiamos el rol del glucano cíclico β-(1,2) de Xcc en el proceso infectivo. Hallamos que este compuesto inhibe la producción de ERO, disminuye la expresión de genes de defensa y suprime la deposición de calosa inducidas por flagelina. Asimismo, observamos que el efecto del glucano cíclico β-(1,2) requiere de dos receptores quinasa con dominios ricos en lisina, LYK3 y LYK4, y que se une específicamente a preparaciones de membranas de A. thaliana, lo cual sugiere que actúa a través de la unión a un receptor de membrana. En la tercera parte de la tesis, estudiamos el mecanismo a través del cual el xantano, un exopolisacárido producido por Xcc, actúa como factor de virulencia. A través del uso mutantes de Xcc afectadas en enzimas biosintéticas encargadas de modificar químicamente el xantano, descubrimos que la piruvilación sobre la manosa externa de la unidad repetitiva de este polisacárido son esenciales para su actividad de supresión de la respuesta inmune de A. thaliana. Palabras clave: estomas, ABA, coronatina, NADPH oxidasas, especies reactivas de oxígeno, glucano cíclico β-(1,2), flg22, inmunidad vegetal, xantano, Xanthomonas, Arabidopsis thaliana.

In this thesis, we studied some of the mechanisms by which Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) suppresses Arabidopsis thaliana immune response. Microbes trigger stomatal closure through microbe-associated molecular patterns (MAMPs). However, Xcc is able to colonize A. thaliana through stomatal pores by synthesizing a virulence factor (Xcc VF), which is capable of inhibiting stomatal closure induced by MAMPs. In the first part of this thesis we studied the mechanism of action of the Xcc VF and of coronatine, a similar toxin produced by the phytopathogen Pseudomonas syringae pv. tomato. We found that both compounds inhibit stomatal closure triggered by ABA and by MAMPs by preventing NADPH oxidasedependent reactive oxygen species (ROS) production and in a jasmonate signalling-dependent manner. In the second part of this thesis, we studied the role of a cyclic β-(1,2)-glucan produced by Xcc during the infective process. We found that this compound prevents flagellin-induced ROS production, inhibits induction of defense genes and suppresses callose deposition elicited by this MAMP. We also demonstrated that the cyclic β-(1,2)-glucan effect requires two lysin motif receptor kinases, LYK3 and LYK4. Additionally, we observed that cyclic β-(1,2)-glucan binds specifically to A. thaliana membranes, which suggests that this compound might exert its suppressive effect via membrane-bound receptors. In the third part of this thesis, we studied the mechanism by which xanthan, an exopolysaccharide produced by Xcc, acts as a virulence factor. By using mutants of Xcc affected in enzymes that modify xanthan chemically during its biosynthetic process, we found that pyruvilation and mannosylation of the polysaccharide are essential for its activity as a suppressor of A. thaliana immune response.