Exposición a volátiles de planta como elicitores de defensas en cítricos

Abstract

La liberación de volátiles vegetales inducidos por herbívoros (HIPVs) forma parte de una serie de mecanismos de defensa tanto directos e indirectos de las plantas que se activan cuando estas son atacadas por artrópodos herbívoros. Los HIPVs son capaces de activar mecanismos de defensa en plantas vecinas intactas. En este trabajo centrado en los cultivos de cítricos, se investigó si cinco de estos volátiles eran capaces de inducir defensas en dos patrones de cítricos como son el naranjo amargo y el citrange Carrizo. Para ello, plántulas de 5 meses de edad de ambos patrones se expusieron durante 48 horas a [(Z)-3-hexenil propanoato, 1-hexanol, (Z)-3-hexenil butanoato, (Z)-3-hexenil acetato y metil salicilato]. La activación de defensas se midió estudiando la respuesta transcripcional de los genes defensivos ICS, CM1 y PAL (marcadores de la vía SA aguas arriba), NPR1 y PR5 (marcadores de la vía SA aguas abajo), LOX2 (marcador de la vía JA), más dos péptidos estables antimicrobianos (SAMP y LAMP). La mayoría de los genes se expresaron con una gran parte de los volátiles ensayados en el caso del naranjo amargo activando la vía SA aguas arriba y aguas abajo y la vía JA, a excepción de SAMP y LAMP, los cuales presentaron una mayor expresión en citrange Carrizo con el volátil (Z)-3-hexenil butanoato [(Z)-3-HB]. Por tanto, naranjo amargo mostró una mejor respuesta a la exposición de los volátiles en comparación con citrange Carrizo y asimismo experimentó una mayor activación de mecanismos de defensa. Estos resultados son el punto de partida para avanzar en el uso de compuestos volátiles como elicitores de defensa en los cultivos de cítricos, cuyo interés por su potencial para inducir las defensas de las plantas y su aplicación en el campo ha aumentado mucho en los últimos años.

The release of herbivore-induced plant volatiles (HIPVs) is part of a series of direct and indirect plant defence mechanisms that are activated when plants are attacked by arthropod herbivores. HIPVs are capable of activating defence mechanisms in intact neighbouring plants. In this work focused on citrus crops, we investigated which of these aforementioned volatiles are able to induce defences in two citrus rootstocks such as sour orange and citrange Carrizo, exposing them to five volatiles [(Z)-3-hexenyl propanoate, 1-hexanol, (Z)-3-hexenyl butanoate, (Z)-3-hexenyl acetate and methyl salicylate] for 48 hours. For this, the transcriptional response of the defensive genes ICS, CM1 and PAL (upstream SA pathway markers), NPR1 and PR5 (downstream SA pathway markers), LOX2 (JA pathway marker), plus two stable antimicrobial peptides (SAMP and LAMP) were studied. Most genes were expressed with a large proportion of the volatiles tested in sour orange activating the upstream and downstream SA pathway and the JA pathway, with the exception of SAMP and LAMP, which showed higher expression in citrange Carrizo with the volatile (Z)-3-hexenyl butanoate [(Z)-3-HB]. Therefore, bitter orange showed a better response to volatile exposure compared to C. carrizo and also experienced a higher activation of defence mechanisms. These results are the starting point to advance the use of volatile compounds as defence elicitors in citrus crops, whose interest for their potential to induce plant defences and their application in the field has greatly increased in recent years.