Relación del ácido indol-3-acético con la capacidad de Ustilago Maydis (huitlacoche) de inducir tumores en maíz

El carbón común del maíz, causado por Ustilago maydis (DC) Corda, se caracteriza por formación de tumores/agallas en partes aéreas de la planta. En México, se denomina huitlacoche a las agallas jóvenes que U. maydis induce en mazorcas inmaduras. El huitlacoche se ha consumido como alimento durante siglos, y existe interés en desarrollarlo como producto de alto valor agregado, en vista de su aceptación y demanda como hongo comestible. Sin embargo, el desarrollo tecnológico para su producción a gran escala se ha visto mermado por falta de conocimiento sobre los factores que determinan la eficiencia de infección. Se sabe que U. maydis produce la auxina ácido indol-3-acético (AIA), y se ha sugerido que éste podría estar involucrado en la formación de las agallas. Sin embargo, no se ha determinado si la capacidad de U. maydis de producir AIA in vitro está relacionada con su capacidad de inducción de tumores. El objetivo del presente trabajo fue estudiar la relación entre la producción in vitro de AIA por U. maydis y la capacidad del hongo de inducir la formación de tumores en plantas de maíz (Zea mays). Se analizó el crecimiento, la producción in vitro de AIA, la capacidad de apareamiento in vitro y la capacidad infectiva en plántulas de maíz, de cepas silvestres, mutantes y transformadas de U. maydis. Casi todas las cepas produjeron AIA in vitro alcanzando niveles máximos durante la fase estacionaria de crecimiento; después del máximo, los niveles disminuyeron hasta un 75%, siendo el hongo el responsable de la disminución. Se generaron tres cepas mutantes auxotróficas de U. maydis con producción in vitro de AIA nula o disminuida (fenotipo AIA-). La mutagénesis con ácido clofíbrico resultó ser la técnica más útil para su aislamiento. El análisis de la mutante nula udi1 reveló que ésta posee una auxotrofía para metionina ligada a la mutación AIA-, que fue posible separar la auxotrofía del fenotipo AIA-, y que la mutación AIA- podría estar localizada en el mismo grupo de ligamiento en el que se encuentra el locus b de apareamiento. La menor infectividad de las mutantes sugiere que el (los) gen(es) afectado tiene que ver con la patogenicidad del hongo; en particular, la evidencia apoya la hipótesis de que las cepas de U. maydis requieren de la capacidad de producir AIA para ser infectivas. Las cepas haploides fueron más infectivas que las cepas solopatogénicas. La alta producción de AIA in vitro no predijo que las cepas desarrollaran alta infectividad. Todas las cepas infectivas produjeron AIA en niveles relativamente altos, lo que apoya la hipótesis de que el AIA juega un papel importante en la patogenicidad. Se construyeron cepas transformadas con el gen bacteriano iaaL (indolacetil-lisina sintetasa), que inactiva al AIA conjugándolo covalentemente a la lisina. El AIA libre in vitro disminuyó hasta un 80% en algunas cepas transformadas. Estas cepas mostraron menor capacidad infectiva en plántulas de maíz. Los resultados apoyan la hipótesis de que el AIA producido por U. maydis juega un papel importante en la capacidad del hongo de desarrollar los tumores en la infección.

Common smut of maize, caused by Ustilago maydis (DC) Corda, is characterized by tumor or gall formation on aerial parts of the plant. In Mexico, young galís growing on immature corn ears are known as huitlacoche. Huitlacoche has been consumed as food for centuries, and there is interest in its development as a high value-added produd, in view of its acceptance and demand as a novel edible "mushroom". However, technological development for mass production has been hindered by lack of knowledge on factors governing infection efficiency. lf is known that U. maydis can synthesize the auxin indole-3-acetic-acid (IAA), and it has been suggested that this could be involved in tumor formation. However, it has not been determined whether the ability of U. maydis to produce IAA in vitro is related to its ability for tumor induction. The objective of this work was to study the relation between in vitro IAA production by U. maydis and the ability of the fungus to induce tumors in maize (Zea mays L.) plants. Growth, in vitro IAA production, ability of in vitro mating, and the infective capacity were analyzed in wild-type, mutant, and transformed strains of U. maydis. Most strains produced IAA in vitro reaching maximum levels during the stationary phase of growth; after the maximum, those levels decreased up to 75%, the fungus being responsible for the decrease. Three auxotrophic mutant strains were generated; they showed null or diminished IAA production in vitro (IAA- phenotype). Chlofibric acid mutagenesis was the most efficient technique for their isolation. Analysis of null IAA- mutant udi1 revealed linkage between a methionine auxotrophy and the IAA- mutation; it was possible to separate the auxotrophy from the IAA- phenotype; and the IAA- mutation seems to map to the same linkage group where the b mating-type locus is locted. The lower infective capacity shown by the mutants suggests that the mutant gene(s) is (are) related to pathogenicity of the fungus. In particular, evidence supports the hypothesis that U. maydis strains require the ability to produce IAA in order to be infective. Haploid strains were more infective than solopathogenic strains. A high in vitro IAA production did not predict high infectivity. All infective strains produced IAA at relatively high levels, which supports the hypothesis that IAA plays an important role in pathogénicity. Transformed strains carrying the iaaL (indoleacetyl-lysine synthetase) bacterial gene were constructed; this gene inactivates IAA by eovalently conjugating it to lysine. Free IAA in vitro diminished up to 80% for sorne transformed strains. These strains showed a lower infective capacity on maize seedlings. Results support the hypothesis that IAA produced by U. maydis plays an important role in the ability of the fungus to induce tumor development during pathogenesis.