Agricultura Botánica y Genética Europa

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


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


por Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research


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

Las raíces son órganos de plantas , que típicamente absorben agua y minerales del suelo. Es menos conocido que las raíces también secretan metabolitos, los llamados exudados de raíz, que afectan las propiedades del suelo directamente alrededor de la raíz. Esta delgada capa de suelo se llama rizosfera y alberga una rica diversidad microbiana, la microbiota raíz . 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, descubrieron que la microbiota también puede formar y controlar sistemáticamente la exudación de la raíz.

Cuando se piensa en puntos críticos ecológicos, las raíces y la tierra que los rodea podrían no recordar 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 ambiente rico en compuestos bioquímicos, que exudan las raíces de las plantas en el núcleo 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 sus exudados de raíz. Al mismo tiempo, es bien sabido que las raíces perciben cambios en la rizosfera y desencadenan respuestas sistémicas para defenderse de los patógenos o para adaptarse a los cambios en la disponibilidad de nutrientes. Sin embargo, todavía hay muchas preguntas abiertas con respecto a la dinámica y el impacto de la microbiota en la raíz misma, y ​​no estaba claro cómo, o 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 Ciencia Weizmann en Israel en colaboración con el Dr. Jedrzej Szymanski del Instituto Leibniz IPK en Gatersleben, recientemente tomó esta pregunta mientras investigaba las raíces de las plantas de tomate.

La Dra. Korenblum y su equipo realizaron y analizaron una serie de experimentos de raíz dividida, donde la mitad de las raíces de cada planta fueron expuestas a un suelo rico en microbiomas, y la otra mitad se cultivaron en condiciones estériles y bioquímicamente ambientales. Esto les permitió investigar el efecto de diferentes comunidades microbianas.en 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 Network Analysis and Modeling, trazó la compleja red de señales bioquímicas y de expresión génica que controlan esta comunicación microbioma-raíz y su propagación desde el lugar de origen a 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 sistémico de señalización de raíz a raíz. Por ejemplo, las bacterias del género Bacillus utilizan este proceso, que los científicos denominaron Exudación de Metabolitos de Raíz Inducida Sistémicamente (SIREM), para desencadenar la secreción de acilsugars 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 sistémica de raíz reprogramada por microbioma promueva el acondicionamiento del suelo. El alcance preciso de la función reguladora y la incidencia de SIREM aún no se ha determinado.


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