Análisis de la función del gen BbSEC22 relacionado con la resistencia y el control de plagas del hongo entomopatógeno Beauveria bassiana

Análisis de la función del gen BbSEC22 relacionado con la resistencia a los insecticidas y la resistencia al estrés en el hongo entomopatógeno Beauveria bassiana.

Los receptores de proteínas sensibles a la imidazolona soluble N-etil-maleimida (SNAREs) son componentes clave en la fusión de membranas celulares y el mecanismo de transporte de vesículas intracelulares en células eucariotas, desempeñando un papel importante en el crecimiento, desarrollo y mecanismos patogénicos de los patógenos fúngicos de plantas de hongos filamentosos. Sin embargo, se sabe poco sobre la contribución de los SNAREs al potencial fisiológico y de control biológico de los hongos filamentosos patógenos de insectos. Los hongos entomopatógenos, como Beauveria spp. y Metarhizium spp., se han utilizado con éxito como agentes de control biológico de plagas de plantas y insectos chupadores de sangre. Beauveria bassiana es un hongo patógeno clásico de insectos que se ha desarrollado con éxito como insecticida fúngico para el control de plagas. Sin embargo, su velocidad de eliminación es lenta y su resistencia a factores ambientales adversos es baja, lo que limita su aplicación y desarrollo comercial. Dado que los SNAREs son altamente conservados y tienen una amplia funcionalidad en los hongos, es necesario aclarar la contribución de los SNAREs al potencial fisiológico y de control biológico de los patógenos fúngicos de insectos. Los investigadores utilizaron la información del genoma completo para explorar la super familia de genes SNARE en el genoma completo de Beauveria bassiana y llevar a cabo una caracterización funcional adicional mediante la construcción de mutantes de ruptura y complementarios.

Basado en el método de comparación de genomas, se identificaron 22 genes posiblemente codificadores de SNAREs en el genoma completo de Beauveria bassiana, clasificándolos en 4 grupos (Qa- 7, Qb- 4, Qc- 6, R-SNAREs 5) según las características conservadas de las proteínas codificadas. La predicción de dominios estructurales mostró que BbSEC22 contiene un dominio estructural SNARE conservado y un motivo transmembrana en el extremo C-terminal. Los residuos de aminoácidos conservados en el dominio SNARE son de tipo R, lo que indica que BbSEC22 pertenece a la super familia R-SNARE. El gen codificador de R-SNARE BbSEC22 se caracterizó funcionalmente mediante mutaciones de deleción génica y complementación. Bajo condiciones de cultivo a 25°C, la ausencia de BbSEC22 provocó cambios morfológicos significativos en las células. En comparación con las cepas silvestres y las cepas complementadas ∆BbSEC22, la colonia del mutante ∆BbSEC22 era más pequeña, con bordes de micelio más delgados y una apariencia más esponjosa. Después de crecer en placas durante 8 días, el tamaño de la colonia de ∆BbSEC22 disminuyó un 28.5% en comparación con la cepa de control (~7.0 cm2), y el peso seco del micelio de ∆BbSEC22 también se redujo significativamente en un 15.3%. Durante el período de incubación, se observaron diferencias significativas en la producción de esporas a partir de las colonias medidas entre el mutante ∆BbSEC22 y la cepa de control. Tanto las cepas silvestres como las complementadas comenzaron a producir esporas en el día 3, y la cantidad de esporas producidas en el día 8 fue significativamente mayor en comparación con el mutante de deleción. La producción final de esporas del mutante ∆BbSEC22 disminuyó drásticamente en un 43.1% en comparación con la cepa de control. Además, el mutante ∆BbSEC22 mostró un retraso significativo en la germinación de esporas. Este estudio reveló que la ausencia de BbSEC22 resultó en una grave deficiencia en la resistencia al estrés del micelio, y las colonias sin BbSEC22 mostraron una notable disminución en la resistencia a dos fungicidas, con un aumento del 19.1% y 9.8% en la tasa relativa de inhibición del crecimiento de las colonias de ∆BbSEC22 cultivadas en medio con 1 µg mL−1 de carbendazim y 0.1 mg mL−1 de dicloran, respectivamente. Un estudio sobre el efecto de la alta temperatura en la supervivencia de las esporas germinadas de los mutantes de deleción y las cepas de control después de 24 horas de incubación reveló que la tolerancia al estrés térmico de las esporas de ∆BbSEC22 a 45°C disminuyó un 18.7% en comparación con las cepas de control. Además, se encontró que la destrucción de BbSEC22 redujo significativamente la virulencia de las esporas de Beauveria bassiana contra las larvas de Spodoptera exigua.

En general, se ha revelado que la proteína BbSEC22 R-SNARE del hongo entomopatógeno Beauveria bassiana juega un papel importante en la regulación del crecimiento nutricional, la formación de esporas asexuales, la germinación de esporas conidiales, la resistencia a múltiples tensiones y la toxicidad contra insectos del hongo entomopatógeno. El trabajo futuro debería centrarse en caracterizar otros SNAREs y las proteínas diana transmitidas por estos complejos SNARE, lo que podría facilitar la comprensión de la relación entre el desarrollo fúngico mediado por SNAREs y el transporte de vesículas, y posiblemente proporcionar un nuevo enfoque para generar nuevas cepas de Beauveria bassiana con un gran potencial de control biológico de plagas.

El impacto de la falta de BbSEC22 en el crecimiento del micelio, la capacidad de esporulación y la germinación de esporas asexuales en Beauveria bassiana.

El impacto de la deleción del gen BbSEC22 de Beauveria bassiana en la resistencia y la virulencia contra insectos.