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Cómo las plantas encuentran a sus socios simbióticos

Cómo las plantas encuentran a sus socios simbióticos
Un pelo de la raíz (azul) crece alrededor de las bacterias simbióticas (rojo). Crédito: Pengbo Liang / Universidad de Friburgo

por la Universidad Albert Ludwigs de Friburgo


¿Cómo sería producir fertilizante en su propio sótano? Las plantas leguminosas, como los guisantes, los frijoles y varias especies de trébol, obtienen el nitrógeno orgánico que necesitan para su crecimiento a partir de bacterias simbióticas del suelo a través de estructuras especializadas en sus raíces.


Un equipo dirigido por el biólogo celular Prof.Dr. Thomas Ott de la Facultad de Biología de la Universidad de Friburgo ha detectado un factor en las células de la raíz que las plantas necesitan para el contacto inicial con estas llamadas bacterias asociadas a raíces, que viven en la tierra. Descubrieron una proteína que se encuentra solo en las legumbres llamada forma simbiótica 1 (SYFO1) y demostraron el papel esencial que desempeña en la simbiosis. Junto con el biólogo molecular Prof.Dr. Robert Grosse de la Facultad de Medicina de la Universidad de Friburgo y el biólogo evolutivo Dr.Biología actual .

Cuando una bacteria del nódulo de la raíz se encuentra con las raíces de una planta leguminosa en el suelo, la proteína SYFO1 hace que los diminutos pelos de la raíz cambien la dirección de su crecimiento. Por lo tanto, se envuelven alrededor del potencial socio simbiótico. Gracias a estos ayudantes bacterianos, las leguminosas no necesitan ningún fertilizante nitrogenado, a diferencia de otras plantas. «Si entendiéramos con precisión cómo surge la simbiosis, podríamos dar plantas de cultivo respaldan esta propiedad especial que han perdido en el curso de la evolución «, dice Ott. Tanto él como Grosse son miembros del Cluster of Excellence CIBSS – Centro de Estudios de Señalización Biológica Integrativa. La investigación de Ott en CIBSS implica el estudio de la organización espacial de las rutas de señalización que permiten la relación simbiótica con bacterias simbióticas en primer lugar. Grosse, por otro lado, se centra en su trabajo en Friburgo sobre el citoesqueleto de células animales. «En nuestra colaboración, que fue posible gracias a CIBSS, pudimos contribuir nuestra experiencia en diferentes áreas de especialización de la mejor manera posible «, dice Ott.

El equipo demostró en la leguminosa Medicago truncatula (medicamento de barril) que los pelos de las raíces de las plantas en las que se ha desactivado el gen de SYFO1 prácticamente ya no son capaces de envolverse alrededor de la bacteria. En estudios posteriores, los investigadores descubrieron que la proteína se une a la actina, un componente del citoesqueleto, y al mismo tiempo a la pared celular fuera de las células, cambiando así la dirección de su crecimiento: en lugar de crecer recto, los diminutos pelos ahora cambian su dirección y forman un bucle alrededor de la bacteria.

«SYFO1 constituye un paso innovador especial en la evolución de las plantas «, explica Ott. «Si bien las proteínas de formina están presentes en muchas formas en las células e interactúan con la actina, este tipo especial solo responde a señales simbióticas de las bacterias».



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