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INFLUENCIA DE LOS ACIDOS GRASOS Y SUS METIL ESTERES EN LA DEFENSA
CONTRA Fusarium verticillioides EN MAÍZ.
Fauguel, C.M. 1; Campos Bermudez, V. 2; Fernandez, M. 1; Farroni, A. 1; Andreo, C. 2 y Presello, D.A. 1
1
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Estación Experimental Pergamino. C.C. 31. 2700. Pergamino.
Pcia. Bs. As. Argentina. [email protected].
2
Centro de Estudios Fotosintéticos y Bioquímicos (CEFOBI). Suipacha 531. Rosario. Argentina.
Abstract
A major problem in grain production is the contamination of seed with mycotoxins produced by
Fusarium verticillioides. Recent studies demonstrated that fatty acids and plant-derived fatty acids,
govern the outcome of the host-fungal pathogen interactions. Various studies suggests that host
lipids act as signals to modulate fungal developmental processes including sporogenesis and
biosynthesis of mycotoxins by mimicking the regulatory action of endogenous fungal oxidized
lipids. In this work we have studied the relationship between resistance and fatty acid content in
maize grains and the effect of fatty acid derivatives in F. verticillioides development and mycotoxin
biosynthesis.
Keywords: maize, Fusarium verticillioides, fatty acid, fatty acid methyl esters.
Palabras clave: maíz, Fusarium verticillioides, ácidos grasos, metil ésteres de ácidos grasos.
Introducción
Fusarium verticillioides es uno de los hongos de mayor prevalencia asociado al cultivo
de maíz en Argentina. Este hongo causa podredumbre de la espiga y contaminación de
los granos con micotoxinas, de comprobado efecto tóxico en animales y potencial
cancerígeno en humanos. En este contexto, la presencia de F. verticillioides y sus toxinas
en los granos es un problema de primer orden para la industria maicera mundial. Una
alternativa para reducir o prevenir la contaminación es el uso de cultivares resistentes.
Un mejor conocimiento de la naturaleza de la resistencia puede facilitar, mediante el
empleo de herramientas biotecnológicas, el uso de este germoplasma para el desarrollo
de líneas e híbridos menos susceptibles. Los compuestos volátiles derivados de los
lípidos, son señales cruciales que juegan roles muy importantes en la interacción plantapatógeno. Esta señalización puede resultar en una patogénesis exitosa, incluyendo la
invasión fúngica y la producción de esporas y micotoxinas o en la activación de una
respuesta de defensa eficaz por parte de la planta. El objetivo del presente trabajo fue
evaluar la implicancia de los ácidos grasos presentes en granos de maíz y sus derivados
metil ésteres sobre la resistencia a la infección por F. verticillioides en genotipos
susceptibles y moderadamente resistentes al hongo.
Materiales y métodos
Material vegetal. Se utilizaron seis genotipos de maíz los cuales presentan diferente
comportamiento luego de la inoculación con F. verticillioides (Presello y col., 2006). Los
materiales genéticos fueron elegidos de modo tal de conformar un rango de reacción a la
enfermedad incluyendo los valores mínimos y máximos de resistencia observados a
campo (Presello y col., 2006; Iglesias y col., 2006).
Determinación porcentual de ácidos grasos. La determinación porcentual de
ácidos grasos fue realizada mediante cromatografía gaseosa siguiendo los procedimientos
descriptos por Percibaldi y col. (1997). Se desgerminaron 10 granos de maíz de cada
genotipo a ensayar. Se pesaron 200 mg y se homogeneizaron en mortero con el
agregado de 2,5 ml de hexano de calidad cromatográfica. Luego se trasvasó a un tubo de
centrífuga de 10 ml mediante enjuague del mortero con 2,5 ml de hexano. Se agregó
una pizca de sulfato de sodio anhidro y se agitó por 10 seg. Luego se procedió a
centrifugar durante 5 min. Se tomó 1 ml del sobrenadante anterior y se evaporó con
nitrógeno hasta obtener aproximadamente 0,2 ml. Luego se agregaron 0,2 ml de KOH 2N
en metanol y se agitó con vortex. Se agregaron 4 ml de hexano y luego se trasvasó a un
tubo de centrífuga de 10 ml con agitación vigorosa durante 1 min. Se centrifugó durante
5 min. y la fase superior se inyectó al cromatógrafo gaseoso para evaluar el contenido
porcentual de ácidos grasos.
Efecto in vitro de compuestos metil ésteres de ácidos grasos. Se evaluó el
efecto in vitro de de compuestos metil ésteres de ácidos grasos (FAME) sobre el
crecimiento de F. verticillioides. Se prepararon cajas de Petri con medio APG. En la parte
central de cada medio de cultivo, se realizó un orificio con un sacabocado y se sembró
una suspensión conidial del aislamiento P364 de F. verticillioides a una concentración de
1x106 conidios/ml. En el borde de cada caja de Petri en contacto con el medio, se colocó
la tapa invertida cortada de un tubo Eppendorf estéril en la que se colocó una cantidad
determinada (5, 20 y 50 µl) del compuesto a evaluar. Como tratamiento control se
realizaron placas sin agregado de compuesto. Se midió el radio de crecimiento de la
colonia durante 7 días.
Resultados y discusión
Determinación porcentual de ácidos grasos. Los granos de los genotipos
susceptibles, L4674 y L897×L900, presentaron cantidades significativamente mayores de
ácido linoleico, comparados con las presentes en granos de genotipos resistentes L4637,
L943xL944, ARZM05040 y SPF051 (Tabla 1). Por otro lado, el contenido de ácido linoleico
se correlacionó positivamente con el contenido de fumonisinas. Estos resultados sugieren
que el contenido de ácido linoleico presente en las semillas de maíz jugaría un rol
importante en la colonización por patógenos fúngicos como F. verticillioides y por lo
tanto, en la producción de sus micotoxinas. Podríamos suponer entonces que el
contenido de ácido linoleico en los granos sería un factor importante como precursor de
compuestos que están asociados a la reacción del maíz a F. verticillioides.
Varios trabajos sugieren la participación de compuestos volátiles derivados de los lípidos
en la comunicación planta-patógeno (Christensen y col., 2011; Burrow y col., 1997).
Además, se propone que la señalización basada en los lípidos, gobierna el comienzo de
dicha interacción, la cual puede resultar en una patogénesis exitosa, incluyendo la
invasión fúngica y la producción de esporas y micotoxinas o en la activación de una
respuesta de defensa eficaz para la planta.
Tabla 1. Contenido porcentual de ácidos grasos presentes en granos moderadamente resistentes y
susceptibles a la infección causada por Fusarium verticillioides.
% ACIDO GRASO†
Ácido
Ácido
Ácido
Ácido oleico
Acido
Ácido
Genotipo‡
linoleico/
palmítico
esteárico
(18:1)
linoleico
linolénico
oleico
(16:0)
(18:0)
(18:2)
(18:3)
14,7 c
33,8 cd
SPF051 (R)
1,7 a
48,7 a
1,1 b
1,44 ab
11,7
a
35,1
d
L943×L944 (R)
2,0 ab
50,3 ab
1,0 ab
1,43 a
13,6 b
32,3 bc
ARZM 05040 (R)
2,1 b
51,1 b
0,9 ab
1,58 b
13,2 b
32,7 bc
L4637 (R)
2,0 ab
51,4 b
0,8 a
1,57 b
11,3 a
31,0 b
L897×L900 (S)
1,7 a
55,3 c
1,0 ab
1,78 c
11,2
a
27,3
a
L4674 (S)
1,8 a
58,6 d
1,2 b
2,15 d
†: Para cada ácido graso letras iguales no difieren significativamente (P<0,05)
‡: moderadamente resistente (R) y susceptible (S) a la infección causada por Fusarium
verticillioides.
Efecto in vitro de compuestos metil ésteres de ácidos grasos. Entre los catorce
FAMEs evaluados, los metil ésteres de ácido undecanoico, ácido docosanoico, ácido
araquídico, ácido oleico y ácido decanoico no mostraron efectos significativos sobre el
crecimiento in vitro del hongo (Figura 1). Los metil ésteres de ácido hexanoico, láurico,
heptanoico y octanoico inhibieron en baja proporción el crecimiento fúngico. Sin embargo
los ácidos esteárico, palmítico y linoleico inhibieron el crecimiento aún en bajas
concentraciones. Estos compuestos podrían estar involucrados en mecanismos de
defensa contra F. verticillioides y por lo tanto resultarían ser promisorios para un estudio
más detallado de su implicancia en la resistencia.
F. verticillioides growth (cm)
Hexanoic acid methyl ester
Heptanoic acid methyl ester
5,0
5,0
4,0
4,0
4,0
4,0
3,0
3,0
3,0
3,0
2,0
2,0
2,0
2,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,0
0,0
5
20
50
F. verticillioides growth (cm)
0,0
control
Undecanoic acid methyl ester
5
20
50
0,0
control
Lauric acid methyl ester
5
20
50
control
Palmitic acid methyl ester
5,0
5,0
5,0
4,0
4,0
4,0
4,0
3,0
3,0
3,0
3,0
2,0
2,0
2,0
2,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,0
0,0
5
20
50
0,0
control
5
20
50
5
20
50
control
Linoleic acid methyl ester
5,0
5,0
5,0
4,0
4,0
4,0
4,0
3,0
3,0
3,0
3,0
2,0
2,0
2,0
2,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,0
control
5
20
0,0
control
50
eicosanoic acid methyl ester
5
20
50
5,0
5,0
4,0
4,0
4,0
3,0
3,0
3,0
2,0
2,0
2,0
1,0
1,0
1,0
0,0
control
5
20
50
20
50
5
20
50
control
5
20
50
decanoic acid methyl ester
5,0
0,0
5
0,0
control
eicosanoic acid methyl ester
50
10-Undecanoic acid methyl ester
5,0
0,0
20
0,0
control
Oleic acid methyl ester
Behenic acid methyl ester
5
Stearic acid methyl ester
5,0
control
F. verticillioides growth (cm)
Nonanoic acid methyl ester
5,0
control
F. verticillioides growth (cm)
octanoic acid methyl ester
5,0
0,0
control
5
20
50
control
5
20
50
Figura1. Crecimiento in vitro de Fusarium verticillioides luego siete días de incubación frente al
agregado distintas concentraciones de compuestos metil ésteres de ácidos grasos.
Conclusiones
Estos resultados sugieren que el contenido de ácido linoleico presente en las semillas
de maíz jugaría un rol importante en la colonización del maíz por F. verticillioides y por lo
tanto, en la producción de sus micotoxinas. Por otro lado, los metil ésteres de ácido
esteárico, palmítico y linoleico inhibieron el crecimiento aún en bajas concentraciones lo
que indicaría que podrían estar involucrados en mecanismos de defensa contra F.
verticillioides.
Citas Bibliográficas
Iglesias, J.; Presello, D; Botta, G. y Lori, G. 2006. Resistance of Argentinian Landraces to Field Accumulation of
Fumonisins, Deoxynivalenol and Zearalenona. En las actas de: Advances in research on toxigenic fungi and
mycotoxins in South America ensuring food and feed safety in a myco-globe context. Córdoba, Argentina.
Presello, D.A.; Iglesias, J.; Botta, G. and Eyhérabide, G.H. 2007. Severity of Fusarium ear rot and concentration
of fumonisin in grain of Argentinian maize hybrids. Crop Prot. 26, 852–855.
Percibaldi, N.M.; Borrás, F.S.; Robutti, J.L. 1997. Actas VI Congreso Nacional de Maíz. Capítulo IV.pp.5-8