Plant hormones accumulation and its relationship with symplastic peroxidases expression during carnation-Fusarium oxysporum interaction

• Published in: Ornamental Horticulture (Campinas) Vol. 28; no. 1; pp. 49 - 59
• Main Authors: Vanegas-Cano, Leidy Johana, Martínez-Peralta, Sixta Tulia, Coy-Barrera, Ericsson, Ardila-Barrantes, Harold Duban
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Sociedade Brasileira de Floricultura e Plantas Ornamentais 01.01.2022
• Subjects: AGRONOMY; guaiacol peroxidase; methyl jasmonate; methyl salicylate; salicylic acid; ácido salicílico; methyl salicylate; methyl jasmonate; salicylic acid; salicilato de metil; guaiacol peroxidase; jasmonato de metil
• ISSN: 2447-536X; 2447-536X
• DOI: 10.1590/2447-536x.v28i1.2412

Abstract The vascular wilting caused by Fusarium oxysporum f. sp. dianthi (Fod) is the most relevant disease for carnation cultivation. Understanding the biochemical mechanisms involved in resistance to Fod will allow the development of new disease control strategies. In this research, the levels of some phytohormones such as salicylic acid (SA), methyl salicylate (MeSA), and methyl jasmonate (MeJA) were evaluated in symplast of carnation roots infected with this pathogen. The accumulation of these hormones was then correlated with the expression levels of symplastic peroxidases, enzymes involved in the plant resistance against pathogen during interaction. Our results suggested that pathogen infection causes a differential accumulation of SA, MeSA, and MeJA in a resistant cultivar (i.e. ‘Golem’), being earlier and higher than that observed in a susceptible one (i.e. ‘Solex’). Simultaneously, an increase of guaiacol peroxidase enzymatic activity (GPX) and transcriptional levels of a gene coding for a symplastic peroxidase were presented as part of the resistance response. The positive statistical correlation between the accumulation of SA and MeJA and the expression of peroxidases (GPX activity and mRNA levels) indicates the possible cellular relationship of these phenomena during the activation of the resistance to Fod. Our findings suggested some hormonal signaling mechanisms acting at the roots during the regulation of the biochemical response associated with resistance against Fod. Resumo A murcha vascular causada por Fusarium oxysporum f. sp. Dianthi (Fod) é a doença mais relevante para o cultivo de cravo. Compreender os mecanismos bioquímicos envolvidos na resistência ao Fod permitirá o desenvolvimento de novas estratégias de controle de doenças. Nesta pesquisa, os níveis de alguns fitohormônios como ácido salicílico (SA), salicilato de metil (MeSA) e jasmonato de metil (MeJA) foram avaliados em simplastos de raízes de cravo infectadas com este patógeno. O acúmulo desses hormônios foi então correlacionado com os níveis de expressão das peroxidases simplásticas, enzimas envolvidas na resistência da planta ao patógeno durante a interação. Nossos resultados sugeriram que a infecção do patógeno causa um acúmulo diferencial de SA, MeSA e MeJA em um cultivar resistente (‘Golem’), sendo mais precoce e superior do que o observado em um suscetível (‘Solex’). Simultaneamente, um aumento da atividade enzimática da peroxidase de guaiacol (GPX) e os níveis de transcrição de um gene que codifica para uma peroxidase simplástica foram apresentados como parte da resposta de resistência. A correlação estatística positiva entre o acúmulo de SA e MeJA e a expressão de peroxidases (atividade GPX e níveis de mRNA) indica a possível relação celular desses fenômenos durante a ativação da resistência ao Fod. Nossos resultados sugeriram alguns mecanismos de sinalização hormonal atuando nas raízes durante a regulação da resposta bioquímica associada à resistência contra Fod .