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Genes que controlan la colonización micorrízica descubierta en la soja


Como la mayoría de las plantas, la soya se combina con hongos del suelo en una relación simbiótica micorrízica. A cambio de un poco de azúcar, el hongo actúa como una extensión del sistema de raíces para atraer más fósforo, nitrógeno, micronutrientes y agua que la planta por sí sola.


por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Los hongos micorrícicos se encuentran naturalmente en el suelo y están disponibles comercialmente como inoculantes del suelo, pero una nueva investigación de la Universidad de Illinois sugiere que no todos los genotipos de soya responden de la misma manera a sus relaciones micorrícicas.

«En nuestro estudio, la colonización de las raíces por una especie de micorrizas difería significativamente entre los genotipos y oscilaba entre el 11 y el 70%», dice Michelle Pawlowski, becaria postdoctoral en el Departamento de Ciencias de Cultivos de Illinois y coautora de un nuevo estudio en Teórica y Aplicada. la genética .

Para llegar a ese hallazgo, Pawlowski cultivó 350 genotipos diversos de soya en macetas llenas de esporas de un hongo micorrízico común . Después de seis semanas, miró las raíces con un microscopio para evaluar el nivel de colonización.

«Fue un poco arriesgado porque no sabíamos mucho acerca de la relación de la soya con las micorrizas y no sabíamos si ocurrirían diferencias en la colonización entre los genotipos de la soja. Así que cuando examinamos los genotipos de la soja y encontramos diferencias, fue una gran alivio «, dice Pawlowski. «Eso significaba que también había un potencial para encontrar diferencias genéticas «.

El proceso de colonización de raíces comienza antes de que las esporas de hongos incluso germinen en el suelo. Las raíces exudan químicos, provocando que las esporas germinen y crezcan hacia la raíz. Una vez que el hongo hace contacto, hay una cascada compleja de reacciones en la planta que evita el ataque defensivo habitual contra los patógenos invasores. En cambio, la planta permite que el hongo entre y establezca una tienda dentro de la raíz, donde crea pequeñas estructuras en forma de árbol conocidas como arbuscules; Aquí es donde el hongo y la planta intercambian azúcar y nutrientes.

El estudio sugiere que hay un componente genético en las tasas de colonización de raíces en la soja. Para encontrarlo, Pawlowski comparó los genomas de los 350 genotipos y perfeccionó seis regiones genómicas asociadas con diferentes niveles de colonización en la soja.

«Pudimos usar toda la información que tenemos sobre el genoma de la soja y la expresión génica para encontrar posibles genes causales dentro de estas seis regiones», dice.

Según el estudio, los genes controlan las señales químicas y las vías que llaman hongos hacia las raíces, permiten que la planta reconozca el hongo micorrícico como un «buen tipo», ayudan a construir arbuscules y más. «Para casi cada paso en el proceso de colonización, estábamos encontrando genes relacionados dentro de esas regiones», dice Pawlowski.

Saber qué genes controlan la colonización de la raíz podría llevar a los obtentores a desarrollar cultivares de soja con una mayor afinidad por el hongo micorrícico, lo que podría significar una mejor absorción de nutrientes , tolerancia a la sequía y resistencia a las enfermedades.

«Este enfoque ecológico para mejorar la producción de soja también puede ayudar a reducir el uso excesivo de fertilizantes y pesticidas y promover sistemas de producción de cultivos más holísticos», dice Glen Hartman, patólogo de plantas en el Departamento de Ciencias de Cultivos y patólogo de cultivos del USDA-ARS.


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