Agricultura Apicultura Botánica y Genética

Científicos identifican un nuevo componente de señalización importante para la simbiosis vegetal


Un estudio de interacción proteína-proteína basado en la proteómica ha conducido al descubrimiento de proteínas que interactúan con un receptor de leguminosas que median la transducción de señales desde la membrana plasmática al núcleo.


por Lisbeth Heilesen, Universidad de Aarhus


Esto muestra cómo las señales simbióticas de las bacterias simbióticas se transmiten tras la percepción, lo que finalmente conduce a su acomodación dentro de la planta huésped.

Las legumbres son de gran importancia agrícola principalmente debido a su capacidad para establecer una relación simbiótica con las bacterias fijadoras de nitrógeno conocidas como rizobios. Una comprensión más profunda de la fijación biológica de nitrógeno (BNF) y la posterior transferencia de este conocimiento a las plantas de cultivo nos permitiría eludir el uso de fertilizantes y cultivar de manera sostenible. Además, la transferencia exitosa de BNF a cultivos no leguminosos beneficiaría especialmente a los pequeños agricultores que luego pueden aumentar el rendimiento de los cultivos sin enfrentar restricciones de efectivo asociadas con la compra de fertilizantes inorgánicos.

Para contribuir a este objetivo, los miembros del grupo de Biología Molecular de Plantas en la Universidad de Aarhus dirigido por el profesor Jens Stougaard han dedicado su investigación a comprender la simbiosis legizo-rizobial. En 2003, el grupo identificó los receptores 1 y 5 del factor de Nodulación (Nod) localizados en la membrana plasmática (NFR1 y NFR5) responsables del reconocimiento de simbiontes compatibles; Los factores de Nod son moléculas de señalización simbióticas que varían en estructura dependiendo de la especie de rizobio. Usando un bloqueo estricto (receptores del factor Nod) y un mecanismo clave (factor Nod), solo se permite que los rizobios compatibles ingresen a la planta, mientras que las bacterias incompatibles no podrán infectar y colonizar los nódulos de la raíz.

Un avance tras 15 años de investigación.

Durante más de 15 años, los componentes involucrados en la transmisión directa de señales del factor Nod aguas abajo de los receptores del factor Nod han permanecido esquivos, lo que limita la comprensión de los investigadores sobre cómo estos receptores del factor Nod conducen finalmente a cambios en la estructura del vello radicular y la formación de nuevos órganos (nódulos) requeridos para entrada y alojamiento de rizobios. Finalmente se logró un avance utilizando un enfoque elegante de Proteómica y aprovechando la experiencia de colegas del grupo de investigación de Cyril Zipfel (The Sainsbury Laboratory, Reino Unido) que constantemente han desentrañado nuevos jugadores en la señalización de defensa de plantas.

El trabajo publicado en la revista PNAS describe cómo los investigadores buscaron interactores usando NFR5 como cebo. Similar a los procesos de señalización involucrados en la defensa de las plantas, el crecimiento vegetativo y reproductivo, observaron que una quinasa citoplasmática similar a un receptor es fundamental para transducir señales aguas abajo de los receptores después de la percepción del ligando en la señalización de simbiosis. Los investigadores llamaron a esta quinasa citoplasmática citoplasmática quinasa 4 que interactúa con NFR5 (NiCK4). Ellos plantean la hipótesis de que con la percepción del factor Nod, una cascada de fosforilación que involucra NiCK4, NFR1 y NFR5 da como resultado la localización de NiCK4 en el núcleo donde están presentes varios componentes críticos de simbiosis de leguminosas, y posteriormente promueven la formación de nódulos utilizados para alojar rizobios compatibles.

El factor Nod y el receptor del factor Nod desencadenaron el movimiento de NiCK4 desde la membrana plasmática al núcleo son datos muy interesantes, ya que las oscilaciones de calcio en el núcleo son un sello distintivo de la señalización de simbiosis en las leguminosas. Después de este descubrimiento, el equipo de investigación espera reunir y conectar más componentes de señalización de simbiosis. Una comprensión profunda de todos los componentes involucrados en la ruta de señalización de simbiosis es crucial para la transferencia exitosa de BNF a cultivos no leguminosos.


Leer más


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *