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El tinte de remolacha ayuda a los biólogos a ‘rastrear y rastrear’ hongos simbióticos para la agricultura sostenible

Las plantas sonrojadas revelan cuando los hongos están creciendo en sus raíces
Las células de las raíces colonizadas por hongos se vuelven rojas. Crédito: Temur Yunusov y Alfonso Timoneda

Casi todas las plantas de cultivo forman asociaciones con un tipo particular de hongos, llamados hongos micorrizas arbusculares, en el suelo, que expanden enormemente el área de la superficie de las raíces. 


por la Universidad de Cambridge


Esta interacción mutuamente beneficiosa aumenta la capacidad de la planta para absorber nutrientes que son vitales para el crecimiento.

Cuantos más nutrientes obtienen las plantas de forma natural, menos fertilizantes artificiales se necesitan. Comprender este proceso natural , como el primer paso para mejorarlo potencialmente, es un desafío de investigación en curso. Es probable que el progreso pague enormes dividendos por la productividad agrícola.

En un estudio publicado en la revista PLOS Biology , los investigadores utilizaron los pigmentos rojos brillantes de la remolacha, llamados betalaínas, para rastrear visualmente los hongos del suelo a medida que colonizaban las raíces de las plantas en una planta viva.

«Ahora podemos seguir cómo se desarrolla la relación entre los hongos y la raíz de la planta, en tiempo real , desde el momento en que entran en contacto. Anteriormente no teníamos idea de lo que sucedía porque no había forma de visualizarlo en una planta viva sin el uso de microscopía elaborada «, dijo el Dr. Sebastian Schornack, investigador del Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge y coautor principal del artículo.

Para lograr sus resultados, los investigadores diseñaron dos especies de plantas modelo, una leguminosa y una planta de tabaco, para que produjeran los pigmentos betalaína altamente visibles cuando los hongos micorrizas arbusculares estuvieran presentes en sus raíces. Esto implicó combinar las regiones de control de dos genes activados por hongos micorrízicos con genes que sintetizan pigmentos betalaína de color rojo.

Luego, las plantas se cultivaron en una estructura transparente para que el sistema de raíces fuera visible, y se pudieron tomar imágenes de las raíces con un escáner de superficie plana sin molestar a las plantas.

Usando su técnica, los investigadores pudieron seleccionar partes pigmentadas de rojo del sistema de raíces para observar el hongo más de cerca a medida que ingresaba a las células individuales de la planta y formaba estructuras elaboradas en forma de árbol, llamadas arbuscules, que crecen dentro de las raíces de la planta. Las arbuscules absorben nutrientes del suelo que de otro modo estarían fuera del alcance de la planta.

Existen otros métodos para visualizar este proceso, pero estos implican desenterrar y matar la planta y el uso de productos químicos o microscopía costosa. Este trabajo permite, por primera vez, observar a simple vista y con imágenes simples cómo los hongos simbióticos comienzan a colonizar las raíces de las plantas vivas y habitan partes del sistema de raíces de las plantas a lo largo del tiempo.

«Esta es una herramienta nueva y emocionante para visualizar este y otros procesos importantes de la planta. Los pigmentos de remolacha tienen un color distintivo, por lo que son muy fáciles de ver. También tienen la ventaja de ser pigmentos vegetales naturales, por lo que se toleran bien por plantas «, dijo el Dr. Sam Brockington, investigador del Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Cambridge y autor principal conjunto del artículo.

Los hongos micorrizas están atrayendo un interés creciente en la agricultura. Esta nueva técnica proporciona la capacidad de «rastrear y rastrear» la presencia de hongos simbióticos en suelos de diferentes fuentes y ubicaciones. Los investigadores dicen que esto permitirá la selección de hongos que colonizan las plantas más rápido y brindan los mayores beneficios en escenarios agrícolas.

Comprender y explotar la dinámica de la colonización del sistema radicular de las plantas por hongos tiene el potencial de mejorar la producción futura de cultivos de una manera ambientalmente sostenible. Si las plantas pueden absorber más nutrientes de forma natural, esto reducirá la necesidad de fertilizantes artificiales, lo que ahorrará dinero y reducirá la contaminación del agua asociada.



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