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El hongo alimenta el crecimiento de los árboles


El hongo Mortierella elongata disfruta de un doble estilo de vida; puede prosperar en el suelo como un saprófito, que vive de la materia orgánica en descomposición, o como un endófito, que vive entre las células de la raíz de una planta.


por el DOE / Joint Genome Institute


El hongo casi siempre se encuentra entre los álamos y dentro de ellos, y en un esfuerzo por comprender su influencia en la planta, un equipo de científicos estudió lo que sucede con los rasgos físicos y la expresión génica del árbol cuando el hongo está presente.

El álamo negro o álamo ( Populus trichocarpa ) es el árbol de madera dura de más rápido crecimiento en el oeste de los Estados Unidos, lo que lo convierte en una materia prima energética de particular interés para el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). Al comprender mejor cómo el álamo responde a sus asociaciones íntimas con los endófitos, un grupo cuyos efectos en las plantas aún no se conocen bien, los científicos pueden ajustar mejor sus esfuerzos de ingeniería de las plantas y los microbiomas de raíz para cultivar cultivos energéticos de manera más eficiente.

Para interrogar a la estrecha colaboración entre el endófito M. elongata y el álamo, un equipo dirigido por Hui-Ling (Sunny) Liao de la Universidad de Florida recolectó muestras forestales de álamo y suelo de Washington y Oregón. Los esquejes incluyeron genotipos del Centro de Ciencias de Bioenergía del DOE (BESC), predecesor del Centro de Innovación de Bioenergía (CBI) del DOE en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Para ver cómo el hongo afectó el crecimiento de los álamos, el equipo comparó los esquejes de álamos cultivados con y sin una inoculación de la cepa de M. elongata PM193 añadida a una mezcla de suelo diluida, publicando los resultados en Interacciones Moleculares Planta-Microbio .

El micelio Mortierella elongata (PM193), o tejido no reproductivo, forma una biopelícula alrededor de una raíz de maíz. Crédito: Khalid Hameed
Los resultados fueron sorprendentes. Agregar PM193 causó que los esquejes de álamo crecieran un 30 por ciento más en peso seco que sin PM193. Por el contrario, el uso de un hongo endofítico diferente, Ilyonectria europaea , no tuvo ningún efecto sobre el crecimiento. El equipo de Liao se asoció con el Instituto Conjunto del Genoma (DOI) del Departamento de Energía de los EE. UU. (JGI), una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE, a través de su Programa de Ciencia Comunitaria para que los genomas de M. elongata e I. europaea sean secuenciados y anotados para esto. estudiar.

El equipo descubrió que, a diferencia de los hongos patógenos o micorrícicos (simbiontes mutualistas que inducen cambios estructurales en las raíces de las plantas), M. elongata no tiene tantos productos genéticos que influyan directamente en el fenotipo de la planta, como las proteínas secretadas. Sin embargo, M. elongata parece alentar a la planta a tener paredes celulares con fugas y defensas más débiles en general; El hongo disminuyó la expresión de los genes del álamo asociados con la defensa de las plantas (por ejemplo, ácido jasmónico y ácido salicílico). El equipo también observó que las plantas en su lugar ponen más energía en el crecimiento, señalando que aumentaron la expresión de genes involucrados en la señalización de giberelina, una de las hormonas de crecimiento vegetal más conocidas.

Otro dato que llamó la atención de los investigadores es que los esquejes de álamo habían aumentado la expresión de los genes de señalización de lípidos cuando se inocularon con M. elongata . El álamo podría estar detectando lípidos de M. elongata ; el hongo los produce tan prolíficamente que rezuma. El equipo plantea la hipótesis de que los lípidos podrían actuar como un puente de comunicación entre el organismo y el hongo .

Descubrir cómo los microbios pueden influir en la fisiología de las plantas ayuda a los científicos a comprender mejor cómo optimizar características como la tasa de crecimiento. Aprovechar ese poder podría ayudar a dar paso al uso generalizado de biocombustibles como reemplazo del combustible fósil.


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