La proteína clave SYFO2 permite la "autofecundación" de las leguminosas
Nuevas perspectivas sobre cómo reducir en el futuro el uso de fertilizantes en los cultivos
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Un equipo internacional de investigación dirigido por el Prof. Dr. Thomas Ott ha demostrado por primera vez que la proteína SYFO2 es la responsable de que las bacterias fijadoras de nitrógeno entren en las células de las raíces de las leguminosas. Esto constituye la base de la capacidad de las plantas para "autofecundarse". El descubrimiento, publicado en la revista Science, abre nuevas perspectivas para futuros esfuerzos por transferir la fijación natural del nitrógeno a importantes plantas de cultivo como el tomate, reduciendo así la necesidad de fertilizantes a largo plazo.
Científico del CIBSS Prof. Dr. Thomas Ott.
Michael Spiegelhalter / Universität Freiburg
La mayoría de las plantas permiten que microorganismos fúngicos entren en sus células radiculares y les proporcionen carbohidratos a cambio de un mejor suministro de nutrientes y agua. Sólo las leguminosas, como los guisantes, las judías y el trébol, establecen una simbiosis adicional y mutuamente beneficiosa con las bacterias del suelo fijadoras de nitrógeno. La alianza con los llamados rizobios les permite abastecerse del nitrógeno que necesitan para su crecimiento a partir del aire.
En el contexto del proyecto Enabling Nutrient Symbiosis in Agriculture (ENSA), financiado por la organización Gates Agricultural Innovations, un equipo de investigadores dirigido por el Prof. Dr. Thomas Ott, catedrático de Biología Celular Vegetal de la Facultad de Biología y miembro del Cluster de Excelencia CIBSS - Centro de Estudios Integrativos de Señalización Biológica, ha logrado demostrar por primera vez que SYFO2, una proteína poco estudiada que se encuentra en las raíces de las leguminosas y otras plantas, desempeña un papel clave en la "autofertilización" de las leguminosas, ya que permite a los rizobios entrar en las células de la raíz. En cuanto las bacterias quedan atrapadas por los pelos radiculares de las plantas, SYFO2 inicia la reorganización del citoesqueleto de actina, el paso clave para que las bacterias entren en las células radiculares y las infecten desde dentro. Como resultado de la infección, se forman pequeños nódulos a lo largo de las raíces de la planta, donde los rizobios fijan el nitrógeno del aire y lo ponen a disposición de la planta.
El equipo internacional logró demostrar este proceso mediante una combinación de métodos de imagen, biología molecular y genética. Además, los científicos lograron activar la versión propia del tomate de SYFO2 introduciendo un factor regulador de la simbiosis del nódulo radicular con las bacterias fijadoras de nitrógeno, el factor de transcripción NIN.
El estudio, titulado 'Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants', mejora nuestra comprensión de cómo pueden controlarse los genes propios del tomate relacionados con la simbiosis. Además, sienta las bases para mejorar las interacciones beneficiosas entre plantas y rizobios y transferir a los cultivos la capacidad de fijar nitrógeno, con el objetivo a largo plazo de reducir la necesidad de fertilizantes. Los resultados se publican en la revista Science.
Bases para un proceso clave
La mayoría de las leguminosas han desarrollado mecanismos sofisticados para permitir la entrada celular de bacterias simbióticas", afirma Ott. En este estudio hemos identificado la base molecular de un proceso clave en el que la planta pasa de "atrapar a las bacterias" a "abrirles la puerta". El estudio contó con el apoyo adicional del investigador del CIBSS Prof. Dr. Robert Grosse, director del Instituto de Farmacología y Toxicología Experimental y Clínica de la Facultad de Medicina.
Además, los investigadores pudieron demostrar que SYFO2 es necesario en algunas plantas que no entran en simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno para el inicio del tipo de simbiosis más común y evolutivamente más antiguo: la simbiosis micorrícica entre plantas y hongos. Con este telón de fondo y en vista del éxito de la activación de la proteína en plantas de tomate, Ott resume: Este resultado es especialmente interesante, porque demuestra que los genes que normalmente intervienen en la simbiosis micorrícica pueden redirigirse para ayudar a diseñar la simbiosis bacteriana fijadora de nitrógeno en las plantas".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Lijin Qiao, Heng Sun, Jiping Tang, Casandra Hernández-Reyes, Beatrice Lace, Julian Knerr, Eija Schulze, Tak Lee, Jean Keller, Cyril Libourel, Jilin Yao, Feiyang Zhao, Ying Ni, Yutian Jia, Xia Xu, Guanghui Yang, Lin Zhang, Yanli Zhang, Robert Grosse, Changfu Tian, Giles E. D. Oldroyd, Pierre-Marc Delaux, Thomas Ott, Pengbo Liang; "Nanodomain-localized formin gates symbiotic microbial entry in legume and solanaceous plants"; Science, Volume 391
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