El mantenimiento a largo plazo de un polimorfismo de resistencia a través de interacciones difusas

Área de la Ciencia:

• Patología vegetal patología vegetal.
• Genética evolutiva de la genética evolutiva.
• Biología molecular La biología molecular.

Sus antecedentes:

• Los genes de resistencia de las plantas (R) son vitales para la defensa de las plantas contra los patógenos, pero a menudo carecen de durabilidad en la agricultura.
• Los genes R con frecuencia persisten como polimorfismos equilibrados en poblaciones naturales, típicamente explicados por la dinámica coevolucionaria entre la resistencia del huésped y la virulencia del patógeno.
• El mantenimiento de tales polimorfismos en especies con interacciones difusas sigue siendo poco comprendido.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de mantenimiento de los polimorfismos equilibrados en los genes R de las plantas dentro de poblaciones naturales.
• Identificar y caracterizar las interacciones R entre genes y efectores que impulsan el polimorfismo en Arabidopsis thaliana y Pseudomonas syringae.
• Explorar el papel de las interacciones difusas en toda la comunidad en el mantenimiento de los polimorfismos del gen R.

Principales métodos:

• Identificación de un par de genes R (RPS5) y efectores (AvrPphB2) que interactúan naturalmente en Arabidopsis thaliana y Pseudomonas syringae.
• Análisis de la historia evolutiva y las presiones de selección sobre el polimorfismo del gen RPS5.
• Investigación de los costos y beneficios de la aptitud asociados con los alelos RPS5 en la presencia y ausencia de efectores de patógenos específicos.
• Evaluación de la frecuencia y el papel de diferentes agentes patógenos y especies en la selección para RPS5.

Principales resultados:

• El gen RPS5 R y su efector reconocido AvrPphB2 exhiben un polimorfismo equilibrado mantenido durante más de 2 millones de años.
• RPS5 confiere un beneficio contra P. syringae portador de avrPphB2, pero incurre en un costo significativo en las plantas no infectadas, con alelos mantenidos en frecuencias intermedias a nivel mundial.
• La baja frecuencia de los homólogos avrPphB y el beneficio de virulencia limitado en P. syringae sugieren que este par por sí solo es insuficiente para explicar el polimorfismo RPS5.
• La evidencia indica que la selección en RPS5 implica múltiples efectores no homólogos y especies patógenas, lo que apunta a interacciones en toda la comunidad.

Conclusiones:

• Es probable que el polimorfismo equilibrado del gen RPS5 R en Arabidopsis thaliana se mantenga por interacciones complejas y difusas en toda la comunidad en lugar de una sola pareja de efectores de genes R coevolucionados.
• Este hallazgo desafía los modelos estándar de mantenimiento del polimorfismo del gen R, destacando la importancia de contextos ecológicos más amplios.
• Comprender estas dinámicas a nivel comunitario es crucial para predecir la evolución de la defensa de las plantas y la virulencia de los patógenos.