Agricultura Botánica y genética Europa

Influenciadores bacterianos: el microbioma de la rizosfera media la exudación del metabolito de la raíz

Influenciadores bacterianos: el microbioma de la rizosfera media la exudación del metabolito de la raíz
Las comunidades bacterianas desencadenan señales sistémicas que conducen a cambios regulatorios y metabólicos en raíces distantes, así como en partes verdes de la planta. Una función de dicha señalización es el manejo de todo el sistema radicular de la microbiota de la rizosfera a través de la exudación de moléculas específicas al suelo. Crédito: J. Szymanski / IPK

La rizosfera alberga una rica diversidad microbiana. Se sabe que los metabolitos secretados por las raíces (productos de la exudación de las raíces) dan forma a la composición de la microbiota de las raíces. 


por el Instituto Leibniz de Genética Vegetal e Investigación de Plantas de Cultivos


Sin embargo, hasta hace poco no se sabía si la microbiota a su vez afectaba la exudación de las raíces ni cómo. Los científicos han descubierto que las comunidades microbianas pueden efectuar cambios sistémicos específicos en la exudación de la raíz del tomate a través de la señalización de raíz a raíz. El proceso subyacente se denominó «exudación radicular de metabolitos inducida sistemáticamente» (SIREM).

Las raíces son órganos de las plantas que normalmente absorben agua y minerales del suelo. Es menos conocido que las raíces también secretan metabolitos, los llamados exudados de las raíces, que afectan las propiedades del suelo directamente alrededor de la raíz. Esta fina capa de suelo se llama rizosfera y alberga una rica diversidad microbiana, la microbiota de las raíces . Al producir ciertos exudados, las plantas se comunican y gobiernan la vida microbiana dentro de su rizosfera para su propio beneficio. Ahora, los investigadores han descubierto que este no es un proceso unidireccional. Mientras investigaban las plantas de tomate, encontraron que la microbiota también puede moldear y controlar sistémicamente la exudación de las raíces.

Al pensar en los puntos críticos ecológicos, es posible que las raíces y la tierra que los rodea no se le ocurran de inmediato. Sin embargo, precisamente esta región, la rizosfera, es considerada como uno de los ecosistemas más complejos que se encuentran en la tierra. Alberga una comunidad microbiótica diversa, que incluye numerosas bacterias, hongos y arqueas, que prosperan en un entorno rico en compuestos bioquímicos, que exudan las raíces de las plantas en el centro de la rizosfera.

Las plantas gobiernan la microbiota de la rizosfera y dan forma a las propiedades físicas y químicas del suelo a través de los exudados de sus raíces. Al mismo tiempo, es bien sabido que las raíces detectan cambios en la rizosfera y desencadenan respuestas sistémicas para defenderse de los patógenos o para adaptarse a los cambios en la disponibilidad de nutrientes. No obstante, todavía hay muchas preguntas abiertas sobre la dinámica y el impacto de la microbiota en la raíz misma, y ​​no estaba claro cómo, o si en absoluto, la microbiota de la rizosfera afecta la exudación de la raíz. Un equipo de investigación internacional dirigido por la Dra. Elisa Korenblum, científica del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel en colaboración con el Dr. Jedrzej Szymanski del Instituto Leibniz IPK en Gatersleben, recientemente abordó esta pregunta mientras investigaba las raíces de las plantas de tomate.

La Dra. Korenblum y su equipo llevaron a cabo y analizaron una fila de experimentos de raíz dividida, donde la mitad de las raíces de cada planta se expusieron a un suelo rico en microbiomas y la otra mitad se cultivó en condiciones ambientales estériles y bioquímicamente. Esto les permitió investigar el efecto de diferentes comunidades microbianas sobre el sistema radicular local, así como los cambios sistémicos en las raíces distantes en previsión de la presencia de nuevos microorganismos. El Dr. Szymanski, jefe del grupo de Análisis y Modelado de Redes, rastreó la compleja red de señales bioquímicas y de expresión génica que controlan esta comunicación microbioma-raíz y su propagación desde el lugar de origen hasta raíces distantes. De este modo, descubrieron que el microbioma de la rizosfera del tomate puede afectar directamente la composición química de las raíces y los exudados de las raíces a través de un mecanismo de señalización sistémica de raíz a raíz. Por ejemplo, las bacterias del género Bacillus utilizan este proceso, que los científicos denominaron Exudación radicular de metabolitos inducida sistémicamente (SIREM), para desencadenar la secreción de azúcares acílicos en todo el sistema radicular.

El descubrimiento de SIREM es un primer paso para desenredar la red reguladora que abarca la compleja relación raíz-microbiana de la planta. Es probable que el proceso SIREM sea una característica clave de las interacciones raíz-microbiota dentro de la rizosfera , y que la exudación de la raíz sistémica reprogramada por microbioma promueva el acondicionamiento del suelo. Aún no se ha determinado el alcance exacto de la función reguladora y la incidencia del SIREM.



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