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This work was funded by Plan Estatal de I+D+i, Agencia Estatal de Investigacion, Spain (grant PID2022-141836OB-I00) to IP. GD is Universidad Politecnica de Madrid contracted Doctor under the Maria Zambrano programme (Ministerio de Universidades, Spain), cofounded by Severo Ochoa CBGP-Mission WALLADAPT (CEX2020-000999-S). We are grateful for the Gender Identity Grant from ASACTEI (Santa Fe, Argentina), which enabled CJ to carry out part of this work.

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The interplay between virus infection and water-related stress is mediated by the plant metabolism of ascorbic acid

Publicado en:New Phytologist. 247 (1): 265-280 - 2025-05-01 247(1), DOI: 10.1111/nph.70180

Autores: Jaime C; Montes N; Gil-Valle M; Dunger G; Pagán I

Afiliaciones

Resumen

Plants are often subjected to environmental variations in the context of infection such that virus-induced and abiotic stresses co-occur. One such environmental variation is water stress, which strongly impacts plant fitness. Although there is ample evidence of the beneficial effects of plant viruses under drought, the consequences of infection under water excess and its molecular basis are unknown. We analyze the effect of cucumber mosaic virus (CMV) infection on Arabidopsis thaliana growth and reproduction across a reaction norm of watering conditions: from drought to waterlogging. The role of the stress-induced ascorbate-glutathione (AsA-GSH) pathway in modulating the outcome of the plant-virus-environment interaction is explored by quantifying gene expression and by using plants overexpressing monodehydroascorbate reductase (MDHAR), a key component of the pathway. Results show that CMV infection is detrimental to plant fitness under standard watering, nearly neutral under waterlogging, and beneficial under drought. Virus-derived compensation for the negative effects of drought is associated with increased expression of MDHAR. Consistent with this, under water stress plants constitutively overexpressing MDHAR reproduced the phenotypes of CMV-infected plants. This work provides novel information on how the interplay between virus infection and watering conditions shapes plant fitness and highlights the plasticity of the resulting outcome. Las plantas suelen estar sujetas a variaciones ambientales en el contexto de una infecci & oacute;n viral, de modo que los estreses inducidos por virus y por factores abi & oacute;ticos coexisten. Una de estas variaciones ambientales es el estr & eacute;s h & iacute;drico, que afecta significativamente la eficacia biol & oacute;gica de las plantas. Si bien existe amplia evidencia sobre los efectos beneficiosos de los virus de plantas en condiciones de sequ & iacute;a, se desconocen las consecuencias de la infecci & oacute;n en condiciones de exceso de agua y las bases moleculares de la respuesta de la planta. En este art & iacute;culo, se analiza el efecto de la infecci & oacute;n por el virus del mosaico del pepino (CMV) en el crecimiento y la reproducci & oacute;n de Arabidopsis thaliana a trav & eacute;s una norma de reacci & oacute;n de condiciones de riego: desde sequ & iacute;a hasta encharcamiento/inundaci & oacute;n. Se explora el papel de la v & iacute;a ascorbato-glutati & oacute;n, inducida por estr & eacute;s, en el resultado de la interacci & oacute;n planta-virus-ambiente. Para ello, se cuantifica la expresi & oacute;n de genes implicados en la v & iacute;a y se usan plantas que sobreexpresan la monodeshidroascorbato reductasa (MDHAR), un componente clave de la v & iacute;a. Los resultados muestran que la infecci & oacute;n por CMV reduce la eficacia biol & oacute;gica de las plantas en condiciones de riego normal, es pr & aacute;cticamente neutral en condiciones de encharcamiento y es beneficiosa en condiciones de sequ & iacute;a. La compensaci & oacute;n de los efectos negativos de la sequ & iacute;a mediada por la infecci & oacute;n viral se asocia con una mayor expresi & oacute;n de MDHAR. En consonancia con esto, bajo estr & eacute;s h & iacute;drico las plantas que sobreexpresan MDHAR reproducen los fenotipos de las plantas infectadas por CMV. Este trabajo proporciona informaci & oacute;n novedosa sobre c & oacute;mo la interacci & oacute;n entre la infecci & oacute;n viral y el estr & eacute;s h & iacute;drico influye en la eficacia biol & oacute;gica de las plantas, y destaca la plasticidad de la interacci & oacute;n planta-virus-ambiente que puede ir desde el mutualismo al parasitismo.

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