Μελέτη της επίδρασης πτητικών ενώσεων στην αντιμετώπιση του μύκητα Botrytis cinerea σε φυτά τομάτας και Arabidopsis thaliana

Abstract

Ο μύκητας Botrytis cinerea αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παθογόνους μικροοργανισμούς των φυτών παγκοσμίως και παρουσιάζει ένα τεράστιο φάσμα ξενιστών. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή, μελετήθηκε η επίδραση πτητικών ενώσεων εναντίον του φυτοπαθογόνου μύκητα B. cinerea σε φυτά τομάτας και Arabidopsis thaliana. Συγκεκριμένα μελετήθηκε η επίδραση των πτητικών ενώσεων του βακτηρίου Bacillus velezensis K165, της ακετοΐνης - οργανικής ένωσης που χρησιμοποιείται ευρέως στα τρόφιμα, στην γεωπονία, στη χημική βιομηχανία – καθώς και του ίδιου του μύκητα B. cinerea, σε σπόρους τομάτας και Arabidopsis thaliana. Παρατηρήθηκε ότι τα φυτά που προέρχονταν από σπόρους που εκτέθηκαν στις προαναφερθείσες πτητικές οργανικές ενώσεις και ιδίως αυτά που εκτέθηκαν στην ακετοΐνη, εμφάνισαν μειωμένη ένταση και συχνότητα ασθένειας ύστερα από τη μόλυνση με τον μύκητα Β. cinerea και στις δύο περιπτώσεις φυτών ενώ στην περίπτωση της τομάτας η ακετοΐνη επίσης, προώθησε την ανάπτυξη των φυτών. Επιπλέον, διερευνήθηκε η έκφραση τεσσάρων σημαντικών για την άμυνα των φυτών γονιδίων, του γονιδίου PR1 (pathogenesis-related gene 1), PDF1.2 (plant defensin 1.2) PIN2 (proteinase inhibitor 2) καθώς και του VSP2 (vegetative storage protein 2). Η μεταγραφομική ανάλυση έδειξε ότι οι υπό εξέταση πτητικές οργανικές ενώσεις ενεργοποιούν την επαγόμενη διασυστηματική αντοχή κατόπιν μολύνσεως με τον μύκητα Β. cinerea και στα δύο φυτά που μελετήθηκαν. Τέλος, διερευνήθηκε η in vitro επίδραση αυτών των πτητικών ενώσεων στην ανάπτυξη του μύκητα B. cinerea. Τα αποτελέσματα, υποδεικνύουν ότι δεν υπάρχει σημαντική επίδραση, προτείνοντας ότι οι ενώσεις αυτές επάγουν την φυτική άμυνα.

Botrytis cinerea is one of the most important pathogens all over the world with a wide range of host plants. In the present study, we evaluated the effect of volatile organic compounds (VOCs) against B. cinerea in tomato and Arabidopsis thaliana plants. In particular, it was investigated the effect of VOCs produced by biocontrol agent Bacillus velezensis K165, acetoin- an organic compound which is widely used in food, agriculture and chemical industry- and B. cinerea itself, on tomato and A. thaliana seeds. It was observed that plants originated from seeds exposed to the above-mentioned VOCs-and especially those exposed to acetoin - reduced B. cinerea disease severity and incidence compared to controls, in both plants, whereas in the case of tomato, acetoin also promoted plant growth. Moreover, we studied the expression of four important defense related genes, the PR1 (pathogenesis-related gene 1), the PDF1.2 (plant defensin 1.2), the PIN2 (proteinase inhibitor 2) and the VSP2 (vegetative storage protein 2). The transcriptional analysis showed that the examined VOCs triggered the induced systemic resistance upon infection in both plants. Finally yet importantly, we examined the effects of these VOCs on B. cinerea growth in vitro. The results demonstrate that there is no significant effect, suggesting that VOCs induce plant defense.