Participación del sistema LasI de Pseudomonas aeruginosa en la diferenciación de la epidermis y la exudación radicular de Arabidopsis thaliana

Abstract

The rizosphere is the region of soil that is directly influenced by roots. In this zone, root epidermal cells differentiate into root hairs, which alter soil structure through the secretion of multiple compounds as root exudates and provide the major point of contact with symbiotic and/or pathogenic microorganisms. Root exudation influences the exchange of signals, regulating the chemical and physical interactions of the plant with microorganisms of the surrounding environment. On the other hand, bacteria and fungi release auxins, cytokinins, ethylene, and other signals as well as volatile compounds that alter the physiology and development of root hairs. The Pseudomonas genus includes numerous species that live in association with plant roots. Recently, it was demonstrated that in Pseudomonas aeruginosa, the Quorum Sensing (QS) system LasI can modulate root hair initiation and elongation. Nevertheless, there is limited information about the regulatory networks underlying these organogenesis programs. In this work, we used an in vitro P. aeruginosa- A. thaliana cocultivation system that allows communication via diffusible compounds in order to determine the impact of the bacterium on the development of root hairs and root exudation, and deepen upon understanding the molecular mechanisms that regulate the differentiation of the epidermis.

La rizósfera es la parte del suelo en la cual se desarrollan las raíces de las plantas. En este espacio, las células de la epidermis de la raíz que se diferencian en pelos radiculares, alteran la estructura del suelo y proporcionan un ambiente ideal para el establecimiento de asociaciones con microorganismos simbiontes y/o patógenos a través de la secreción de múltiples compuestos conocidos como exudados radiculares. Estos exudados influyen de manera importante en el intercambio de señales, regulando las interacciones químicas y físicas de la planta con los microorganismos y el medio circundante. Por otra parte, los microorganismos producen reguladores del crecimiento incluyendo auxinas, citocininas y etileno, otros metabolitos y compuestos volátiles que impactan en la fisiología y bioquímica de la planta, afectando la morfogénesis de los pelos radiculares. El género Pseudomonas representa uno de los grupos bacterianos más abundantes en el suelo, e incluye varias especies que viven en asociación con las raíces de las plantas. Recientemente, se demostró que en Pseudomonas aeruginosa, el sistema de Quórum Sensing (QS) LasI puede modular la iniciación y elongación de los pelos radiculares. Sin embargo, existe poca información acerca de las redes de regulación que subyacen a estos programas de organogénesis en la planta. En este trabajo se utilizó un sistema de interacción in vitro entre Pseudomonas aeruginosa y Arabidopsis thaliana que permite la comunicación mediante la producción de compuestos difusibles para determinar su impacto en el desarrollo de los pelos radiculares y la exudación radicular, y así profundizar en el entendimiento de los mecanismos moleculares que regulan la diferenciación de la epidermis.