The role of glycosylated sterols in tomato development and stress response

Resumen

Los fitoesteroles se encuentran en forma libre (FS) o conjugados como ésteres de esteroles (SE), esteril glucósidos (SG) y esteril glucósidos acilados (ASG). Los FS, SG y ASG son componentes estructurales de las membranas celulares que modulan sus propiedades biofísicas y sus funciones. Las esterol glicosiltransferasas (SGT) catalizan la glucosilación del grupo hidroxilo en C3 de los FS dando lugar a los SG, cuya posterior acilación origina los ASG. Las funciones y los mecanismos de acción de los esteroles glicosilados son aun bastante desconocidos. Para investigar los efectos de las alteracions del metabolismo de los esteroles glicosilados en el desarrollo de las plantas y la respuesta al estrés, en esta tesis hemos utilizado mutantes de tomate (Micro-Tom) con perfiles contrastantes de esteroles, obtenidos por sobreexpresión de SlSGT2 (SlSGT2-ox) y silenciamiento del gen SlSGT1 (SlSGT1-ami)._x000D_ Los resultados demuestran que los esteroles glicosilados mejoran la tolerancia al estrés por frío. Las plantas SlSGT2-ox, con una proporción GS/FS mayor que las WT, presentan mayor estabilidad de la membrana, activación de las defensas antioxidantes y mayor tolerancia al frío. En cambio, las plantas SlSGT1-ami, con una proporción GS/FS menor, muestran mayor sensibilidad al frío y daño celular, y menor capacidad antioxidante. Los análisis transcriptómicos demuestran que las plantas SlSGT2-ox preactivan programas de respuesta a estrés en condiciones basales, lo que permite una reacción más eficaz frente al frío, mientras que las plantas SlSGT1-ami presentan menor capacidad de respuesta. Además, las plantas SlSGT2-ox acumulan niveles más elevados de jasmonatos (JA) en condiciones basales y bajo estrés por frio que las plantas WT y SlSGT1-ami, lo que induce la expresión de genes de respuesta al frío, incluyendo los que codifican componentes de la vía CBF-COR, así como enzimas antioxidantes y de la biosíntesis de poliaminas._x000D_ Las semillas SlSGT2-ox, que presentan también un mayor contenido de esteroles glicosilados, muestran una germinación avanzada, que no afecta la tasa de germinación final, asociada a mayores niveles de giberelina activa (GA₄) y menores de ácido abscísico (ABA) e indolacético (IAA). La inhibición de la biosíntesis de GA confirma que este fenotipo depende de dicha hormona. El anàlisis transcriptómico de semillas secas e imbibidas reveló una reprogramación de genes implicados en señalización hormonal, la regulación redox y la respuesta a estrés, y la sobreexpresión de genes relacionados con modificación de la pared celular durante la imbibición, lo que puede facilitar la emergencia de la radícula._x000D_ Las plantas SlSGT1-ami, a diferencia de las SlSGT2-ox, presentan un fenotipo de enanismo en condiciones normales. El análisis de plantas SlSGT1-ami portadoras del gen reportero de auxina DR5::GUS ha revelado una disminución de la actividad GUS a pesar de que los niveles de auxina no varían. La actividad GUS no se recupera incluso tras la aplicación exógena de auxina, lo que indica una percepción deficiente de la hormona. Análisis histoquímicos evidencian La reducción del tamaño celular observada en análisis histoquímicos sugiere que la deficiencia de esteroles glicosilados limita la expansión celular y el crecimiento mediado por auxinas, independientemente de su biosíntesis._x000D_ También se ha estudiado la resistencia frente al hongo necrótrofo Botrytis cinerea. Las plantas SlSGT1-ami muestran lesiones de menor tamaño y menor colonización fúngica que las WT. Esta mayor resistencia se asocia a un incremento de los niveles de ácido salicílico (SA) y flavonoides como el kaempferol y la herbacetina, y una disminución de ABA durante la infección, sugiriendo un reajuste hormonal que favorece la defensa._x000D_ En conjunto, este estudio demuestra que los esteroles glicosilados desempeñan un papel crucial en el desarrollo del tomate y la capacidad de respuesta al estrés abiótico y biótico, mediante la modulación de rutas hormonales, equilibrio redox y reprogramación transcripcional.

Fecha de lectura	20 oct 2025
Idioma original	Inglés
Institución de lectura	Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
Supervisor	Teresa Altabella Artigas (Director/a) & Albert Ferrer Prats (Director/a)