¿Cómo se desarrollan las simbiosis entre plantas y hongos? ¿Cómo deciden las plantas si quieren o no colaborar con los hongos? El equipo de la Prof. Dra. Caroline Gutjahr, directora del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas en Potsdam, está arrojando luz sobre la colaboración subterránea de las plantas.
El trabajo se publica en la revista Nature Communications .
En particular, su equipo descubrió qué sucede en una simbiosis cuando la planta produce hormonas del estrés . Su investigación podría contribuir a una nueva agricultura en la que las plantas y los hongos se consideren socios.
Un equipo armonioso
Justo debajo de nuestros pies, escondida en el suelo, hay una compleja red de relaciones: casi todas las plantas viven en estrecha simbiosis con hongos. Estos hongos no forman los cuerpos fructíferos clásicos de las setas que conocemos de los bosques y que en algunos casos nos gusta comer, sino que forman una extensa red de hilos finos, también conocidos como hifas, que impregnan el suelo.
En tan solo un centímetro cúbico de suelo, las hifas de los hongos pueden alcanzar una longitud de hasta 100 metros. Si bien muchos hongos descomponen la materia muerta del suelo, existen especies especializadas que viven en estrecha relación con las plantas y dependen de los productos de la fotosíntesis de las plantas vivas.
A cambio, aportan a las plantas agua y nutrientes minerales. Este sistema de intercambio existe desde hace cientos de millones de años y es esencial para muchas plantas terrestres.
Una hormona vegetal suprime la simbiosis, otra la promueve
La micorriza arbuscular es una forma particularmente íntima de simbiosis en la que la planta permite que las hifas del hongo accedan a sus raíces e incluso a sus células. A lo largo de la evolución, se ha convertido en una de las interacciones más íntimas entre seres vivos.
La estrecha relación entre plantas y hongos, en la que se intercambian agua y nutrientes, ya está preprogramada en su código genético, pero en determinadas condiciones las plantas rechazan la simbiosis con los hongos.
La profesora Caroline Gutjahr y su equipo del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas en Potsdam investigan qué sucede exactamente en las raíces de una planta cuando entra o sale de la simbiosis con un hongo. Su descubrimiento: en las plantas, las hormonas desempeñan un papel importante a la hora de entrar en simbiosis.
«Desde hace unos 40 años sabemos que la hormona vegetal gaseosa etileno, que se produce cuando las plantas están sometidas a estrés, por ejemplo cuando se inundan, inhibe la simbiosis entre plantas y hongos», explica Gutjahr.
«Ahora hemos aprendido qué procesos tienen lugar en las plantas y cómo interactúan las distintas hormonas vegetales. Por fin sabemos qué ocurre cuando las plantas deciden a favor o en contra de esta asociación».
Los experimentos de los dos primeros autores, Debatosh Das y Kartikye Varshney, demostraron que, contrariamente a la creencia común, el etileno no desencadena una respuesta de defensa del sistema inmunitario de la planta contra el hongo, sino que la hormona vegetal estimula la acumulación de una proteína reguladora central llamada SMAX1.
Esto permite suprimir una serie de genes de la planta que son responsables de la formación de la simbiosis. De esta forma, cuando las condiciones ambientales no son las adecuadas, la planta produce una hormona que inhibe sus genes de simbiosis. La formación de la simbiosis se reduce o ya no se permite.
Si las condiciones cambian, otras hormonas toman el control de la proteína, inician su degradación y, de esta manera, vuelven a activarse los genes de simbiosis. La planta está abierta a la asociación .
En colaboración con el equipo de David C. Nelson en la Universidad de California en Riverside, California, los autores también pudieron demostrar que el etileno también promueve la acumulación de SMAX1 en plantas que han perdido la capacidad de formar simbiosis con hongos. La importancia de este descubrimiento se extiende, por tanto, más allá de la simbiosis entre plantas y hongos. Será interesante explorar el papel de este fenómeno fuera de la simbiosis en el futuro.
Comprender cómo las plantas regulan su simbiosis con los hongos en condiciones de estrés podría proporcionar información sobre cómo crear cultivos que formen asociaciones beneficiosas con los hongos incluso en condiciones de estrés o climáticas cambiantes .
En el futuro, este conocimiento podría ayudar a garantizar que las plantas sigan recibiendo suficiente agua y nutrientes en las nuevas condiciones climáticas y que las cosechas estén aseguradas.
Más información: Debatosh Das et al., Ethylene promotes SMAX1 acquisition to inhibitor arbuscular mycorrhiza symbiosis, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57222-w
