El fósforo es uno de los nutrientes más importantes para las plantas. Entre otras funciones, es necesaria para crear sustancias para el sistema inmunológico de la planta, para el sano desarrollo de las semillas y para el crecimiento de las raíces.
por la Universidad Técnica de Munich
Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad Técnica de Munich (TUM) y la Universidad China de Hong Kong ha demostrado ahora cómo una simbiosis de la raíz con los hongos es impulsada a nivel molecular por el estado de fosfato de la planta.
Las plantas terrestres absorben mejor el fosfato cuando colaboran con ciertos hongos del suelo . La micorriza arbuscular (AM), una simbiosis con tales hongos, es utilizada por más del 80 por ciento de las plantas. Los hongos penetran las células de la corteza de la raíz y forman redes de hifas en el suelo . Estos toman el fosfato del suelo y lo transportan directamente a la raíz, donde se libera en las células de la raíz a través de estructuras fúngicas en forma de árbol llamadas arbúsculos.
Las plantas regulan el establecimiento de simbiosis.
«Curiosamente, la planta puede regular el establecimiento de la simbiosis de acuerdo con su condición fisiológica. La simbiosis se promueve cuando el nivel de fosfato de la planta es bajo y se inhibe cuando la planta tiene suficiente fosfato, por ejemplo, como resultado del uso de fertilizantes», dice Caroline Gutjahr. , Profesor de Genética Vegetal en la TUM. «Es probable que esto suceda para conservar el carbono orgánico, que la planta suministra al hongo». Aunque este fenómeno se observó por primera vez hace unos 50 años, se desconocía el mecanismo molecular para inhibir las micorrizas arbusculares en niveles altos de fosfato.
Una proteína llamada PHR es un factor de transcripción clave en el proceso. Los factores de transcripción son proteínas que controlan la copia del ADN en ARNm, asegurando así que finalmente se forme la cantidad requerida de una proteína. PHR activa genes que permiten que la planta responda a una deficiencia de fosfato.
Experimentos con arroz: uno de los cultivos agrícolas más importantes
«Queríamos averiguar cómo se regula la formación de micorrizas arbusculares en función de la disponibilidad de fosfato. Nuestra hipótesis era que la PHR podría ser la responsable», dice el profesor Gutjahr. Además de los resultados de laboratorio con arroz y la leguminosa modelo Lotus japonicus, los investigadores también realizaron un experimento en suelo de campos de arroz. Pudieron demostrar que se necesita PHR para promover la simbiosis AM cuando el fosfato del suelo es bajo para garantizar rendimientos de grano normales.
Un resultado clave del estudio es que PHR no solo regula los genes clásicos de deficiencia de fosfato, sino también un grupo completo de genes necesarios para el establecimiento y la función de la AM. Estos incluyen, por ejemplo, genes de biosíntesis para la hormona estrigolactona. Esta hormona es producida por la planta y liberada en el suelo donde activa y atrae al hongo.
Potencial para la agricultura sostenible
La simbiosis AM tiene un enorme potencial para su aplicación en la agricultura sostenible al reducir la necesidad de fertilizantes artificiales. «Nuestros conocimientos podrían usarse para modificar la sensibilidad al fosfato de las plantas a través de la reproducción selectiva o la edición de genes», dice el profesor Gutjahr.
La absorción mejorada de fosfato no es el único beneficio de la AM. También promueve la absorción de otros nutrientes como nitrógeno, potasio y sulfato y mejora la resistencia de las plantas a diversos factores estresantes como la sequía. «Al ajustar el PHR, por ejemplo, podríamos reducir la sensibilidad al fosfato de las plantas y promover la simbiosis a concentraciones más altas de fosfato en el suelo y así utilizar sus otros beneficios para la producción agrícola», dice el profesor Gutjahr.
