Los científicos “tamizaron” el genoma de la cebada e identificaron los genes que forman la microbiota de la rizosfera del cultivo
La delgada capa de suelo que rodea las raíces de las plantas, una interfaz que los científicos definen como la rizosfera, es el hábitat de una variedad de microorganismos denominados colectivamente microbiota de la rizosfera.
Al igual que la microbiota que habita en el tracto digestivo de los vertebrados, la microbiota de la rizosfera puede contribuir a la salud, el desarrollo y el crecimiento de sus plantas hospedantes al facilitar la absorción de nutrientes minerales y la defensa contra patógenos. Por lo tanto, actúa como una alternativa renovable a los agroquímicos sintéticos.
Al igual que el director de orquesta, la planta huésped puede dar forma a la composición de la microbiota de la rizosfera. Esta capacidad está mediada por genes específicos en el genoma, que luego pueden usarse para reorganizar las interacciones planta-microbiota para mejorar el rendimiento de los cultivos. Sin embargo, los genes del huésped que subyacen a esta diversificación siguen siendo poco conocidos.
Investigadores de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Dundee y el Instituto James Hutton, con la ayuda de colegas del Reino Unido, Italia y Alemania, identificaron recientemente los genes que dan forma a la microbiota de la rizosfera de la cebada, informa www.hutton.ac.uk.
“Además de proteger la salud de las plantas, la manipulación racional de la microbiota vegetal en la agricultura también es relevante para la microbiota asociada con los parientes silvestres de los cultivos que, al haberse desarrollado en condiciones de suelo marginales, pueden representar un recurso sin explotar para la agricultura de bajos insumos. – Escriben los autores en un artículo publicado en el portal www.nature.com. – La cebada es el cuarto cereal más grande que se cultiva en el mundo y un modelo experimental atractivo para estudiar las interacciones entre plantas y microbios a la luz de la domesticación y mejoramiento de cultivos. Hemos demostrado previamente que los genotipos silvestres y las variedades cultivadas de “élite” contienen una microbiota de rizosfera contrastante.
En este trabajo, criamos una población experimental entre genotipos de cebada en extremos opuestos del esquema de domesticación (52 genotipos de la progenie de una población segregante entre un cultivar élite ( Hordeum vulgare ssp. vulgare “Barke”) y una muestra de ancestro silvestre ( Hordeum vulgare ssp. spontaneum ) y aplicaron recursos genómicos y transcriptómicos de última generación, mapeando los determinantes genéticos de la composición de la microbiota del huésped en la rizosfera.
“La complejidad de nuestro trabajo radica en los números: el genoma de la cebada contiene decenas de miles de genes, y cada uno de ellos puede formar potencialmente la microbiota de la rizosfera. Un gran avance en nuestra investigación se produjo cuando, utilizando un enfoque genético innovador, redujimos una región específica del genoma de la cebada, que designamos como locus QRMC-3HS”, comentó la coautora, la Dra. Carmen Escudero-Martínez.
Sin embargo, el locus incluye más de 50 genes: demasiados para trabajar. “Para superar este obstáculo también, hicimos una conjetura educada. Dado que los microbios que nos interesan se multiplican bajo tierra, los genes expresados en las raíces pueden representar un primer punto de entrada para establecer estas interacciones”, dijo el coautor Dr. Max Coulter.
Al examinar las diferencias en los genes expresados en las raíces de la cebada, los científicos finalmente analizaron el complejo genoma del cultivo y encontraron tres genes prometedores que deberían priorizarse para futuras investigaciones.
“La relación genética entre las plantas y la microbiota sigue siendo un rompecabezas complejo, pero juntos estamos encontrando lentamente detalles importantes para dar un paso adelante hacia la mejora de cultivos orgánicos y sostenibles del futuro”, concluyó el autor colaborador, el Dr. Davide Bulgarelli.
(Fuentes: www.hutton.ac.uk, www.nature.com. Foto: Dmitry Lukyanov).
