Interacción planta-planta parásita: estudios citoquímicos de la resistencia a jopo (Orobanche crenata) en leguminosas

Abstract

In the present work, we have included a serial of reports aimed to determine and characterize the relation established between the root parasitic weed Orobanche crenata (crenate broomrapes) and some of the principal legume crops which act such as its host. This parasitic plant represents the major constraint for grain and forage legume production in Mediterranean and West Asian countries, resulting in complete yield loss with severe infestations and removing otherwise productive land from effective use for very long periods of time. For this reason, the knowledge of the mechanisms of resistance against this pest is crucial to develop strategies of control. With this purpose, the first report describes the O. crenata infection process attacking two vetches species (one susceptible, and the other one resistant) using citoquemical methods in infected and non infected host tissues. Also, laser confocal microscopy was employed in analysed samples. Due to this methodology, we could conclude that this host plant defend itself accumulating some secretions, and degraded products block host vessels and does not allow nutrient flux between host and parasite, causing further parasite death. In chapter two, we selected as host two cultivars of the legume Vicia faba (faba bean). In this report, the interaction O. crenata/ V. faba was analysed using different citoquemical methods combined with some microscopy techniques. Results showed that the stoppage of O. crenata seedling penetration in the host root is associated with reinforcement of host cell walls in contact with the parasite intrusive cells. Due to the difficult of most cool season grain and forage legume management and the complexity of their genome, we selected in chapter three as O. crenata host the legume Medicago truncatula in order to obtain a model which helps to characterize the O. crenata infection process and which permits establish a model easily applicable to other legume crops. In this report, we concluded that M. truncatula seemed to defend itself producing some phenolics compounds which poison parasite and avoid its attack. Finally, last chapter arose from the need to continue the work of the previous report to identify and quantify the phenolic compounds that produces M. truncatula host against parasite. With this objective, LC-MS/MS technique was applied and probed that flavonoid compounds are implicated in this defence reaction.

El presente trabajo para su presentación como tesis doctoral recopila una serie de experimentos encaminados a la determinación y caracterización de la relación que se establece entre la especie de planta parásita Orobanche crenata (jopo) y las principales especies de cultivos de leguminosas que se ven afectadas por dicho parásito en el área Mediterránea. O. crenata es uno de los principales problemas que afectan al cultivo de leguminosas en nuestra área, llegando devastar cosechas e inutilizar los terrenos de cultivo durante décadas produciendo así, enormes pérdidas económicas al sector agrícola. Por ello, es necesario el encontrar medidas de control que ayuden a combatir la presencia de este parásito en nuestros cultivos. En este sentido, el primer capítulo describe el proceso infectivo del jopo sobre dos especies de vicias (una resistente a su ataque y otra susceptible) mediante el uso de técnicas citoquímicas y cortes de tejidos sanos/ infectados, además del uso de la microscopía Confocal Laser. Gracias a ello, pudimos determinar que la resistencia que presenta esta especie frente al jopo es debida a la producción por parte del huésped de una serie de sustancias que taponan los vasos conductores del xilema de la zona afectada por el parásito, impidiendo así que éste pueda tomar de la planta el agua y los nutrientes que necesita para su desarrollo. En el segundo capítulo se utiliza como especie huésped del jopo el haba (Vicia faba), caracterizando dicha infección mediante la combinación de técnicas citoquímicas de tinción y diferentes técnicas de microscopía de fluorescencia. En esta ocasión, el huésped impide el desarrollo de nuestro parásito reforzando las paredes de las células en contacto con los tejidos intrusivos del jopo, deteniendo de esta forma el proceso infección. En el tercer capítulo se seleccionó como huésped la especie M. truncatula con el fin de obtener un modelo representativo en leguminosas que ayudara a caracterizar el proceso infectivo del jopo y que fuera fácilmente aplicable al resto de especies cultivadas de leguminosas de más difícil manejo. En este trabajo, cabe destacar la puesta a punto de las técnicas de cultivo, recolección y análisis utilizadas, con el fin de adaptarlas al manejo de M. truncatula para su posterior análisis. Por último, el cuarto capítulo se presenta como una continuación del trabajo realizado en el tercer capítulo ya que éste determinó que la resistencia presente en M. truncatula está relacionada con la presencia de ciertas sustancias fenólicas halladas en los tejidos infectados del huésped. Con el fin de identificar dichas sustancias, se determinó la presencia y concentración de los fenólicos totales que había en las muestras así como del uso de la técnica LC-MS/MS para la identificación individual de los mismos.