High level resistance to phytopathogenic fungi and oomycetes conferred by the use of a novel anti-microbial peptide Translated title: Inducción de alto nivel de resistencia a hongos fitopatógenos y oomicetos mediante el uso de un novedoso péptido antimicrobiano

Abstract

Fungi and oomycete-borne plant disease constitute the largest limiting factor for crop productivity and yields both in Cuba and worldwide. Vast amounts of fungicidal chemicals have to be spent every year for their control, despite considerable environmental damage and the risk such chemicals pose for human health. Searching for biotechnological disease control alternatives is, therefore, a priority of current research on this subject. Plant defensins are small cysteine-rich peptides forming part of the defense mechanisms of plants that inhibit the growth of a wide range of phytopathogenic microorganisms. The present work describes a new cDNA coding for a defensin, isolated by looking at genes induced by the inoculation of Nicotiana megalosiphon with Peronospora hyoscyami f. sp. tabacina, the causative pathogen of tobacco blue mould. NmDef02, the isolated gene, was expressed in the yeast Pichia pastoris, and the purified recombinant protein exhibited a strong anti-microbial activity to major fungal and oomycetal plant pathogens. In addition, the constitutive expression of the NmDef02 gene in transgenic tobacco and potato plants increased their resistance to economically important diseases.

Translated abstract

Las enfermedades en las plantas causadas por hongos y oomicetos son el factor de mayor incidencia que limita la productividad de las cosechas en el mundo. Enormes cantidades de fungicidas químicos se emplean cada año para controlar estos agentes patógenos, a pesar del daño al medio ambiente y el riesgo para la salud humana. Por ello, la búsqueda de alternativas biotecnológicas para controlar esas enfermedades es una prioridad. Una de las estrategias consiste en el uso de las defensinas: pequeños péptidos, ricos en cisteína, que forman parte del sistema de defensa de las plantas e inhiben el crecimiento de una amplia variedad de microorganismos fitopatógenos. En este trabajo se describe un nuevo ADN codificante para una defensina, aislado mediante pesquisa de genes inducidos por inoculación de Nicotiana megalosiphon con Peronospora hyoscyami f. sp. tabacina (el agente causal del moho azul del tabaco). El gen aislado, denominado NmDef02, se expresó en la levadura Pichia pastoris y su correspondiente proteína recombinante, que una vez purificada, mostró una potente actividad contra los principales agentes patógenos fúngicos y oomicetos. Además, la expresión constitutiva del gen NmDef02 en plantas transgénicas de tabaco y papa incrementó su resistencia a enfermedades vegetales de importancia económica.