por Max Planck Society
En la naturaleza, las raíces de las plantas sanas están colonizadas por comunidades microbianas complejas de bacterias y eucariotas filamentosos (es decir, hongos y oomicetos, Fig. 1), cuya composición influye profundamente en la salud de las plantas.
Mantener un equilibrio microbiano en sus raíces es muy importante para que las plantas se mantengan sanas, sin embargo, aún se desconocen en gran medida los medios por los cuales las plantas lo logran. Ahora, en un nuevo estudio publicado en PNAS , Stéphane Hacquard y sus colegas del Departamento de Interacciones Planta-Microbio del MPIPZ en Colonia, Alemania, arrojaron luz sobre los factores microbianos y del huésped que se requieren para mantener una relación beneficiosa entre las raíces de las plantas. y sus diversos socios microbianos.
Para abordar esta pregunta de investigación, la primera autora del estudio Katarzyna W.Wolinska utilizó una comunidad microbiana compleja que comprende 183 bacterias (B), 25 hongos (F) y 6 oomicetos (O) que se aislaron de raíces de Arabidopsis thaliana sana ( Thale Cress) plantas. Ella observó que esta comunidad compleja de BFO era beneficiosa para el crecimiento de las plantas en comparación con las plantas de control estériles cultivadas en ausencia de microbios. Luego, los autores plantearon la hipótesis de que la inactivación de componentes específicos del sistema inmunológico innato de la planta , el sistema responsable de combatir la infección por patógenos, daría como resultado un equilibrio microbiano alterado en las raíces, lo que afectaría la salud de la planta.
De acuerdo con esta hipótesis, la comunidad BFO beneficiosa ya no era beneficiosa en varias de las plantas mutantes inmunodeprimidas. En particular, la inactivación de dos genes hospedadores de plantas involucrados en antimicrobianos especializados derivados del triptófano fue suficiente para convertir a la comunidad benéfica de BFO en una comunidad perjudicial que afectó negativamente el rendimiento de la planta. Luego, los científicos examinaron la presencia de firmas microbianas anormales en las raíces de estas plantas inmunodeprimidas y encontraron que el factor principal que podría explicar las diferencias de crecimiento entre las plantas era la carga de hongos en sus raíces. Esta observación llevó a la conclusión de que la carga fúngica observada en las raíces de las plantas, en ausencia de un sistema inmunológico intacto, fue probablemente la causa principal que explica el cambio de un estado saludable a uno insalubre.
Para explorar más a fondo si la presencia de hongos en la comunidad microbiana de las raíces de las plantas era de hecho la causa directa de la enfermedad observada en las plantas, KW Wolinska utilizó las comunidades B, F y O por separado o en varias combinaciones (BO, FO, BF, BFO ) y observó que la presencia de los hongos era necesaria para inducir el estado insalubre de las plantas. Estos resultados indican que la producción de moléculas antifúngicas especializadas de la planta huésped durante el metabolismo del triptófano es clave para mantener un equilibrio fúngico saludable en las raíces de las plantas. Curiosamente, estas moléculas antifúngicas parecían ser insuficientes para proteger completamente a las plantas de los hongos en ausencia de bacterias, incluso en presencia de un sistema inmunológico completamente intacto.
Según el jefe del estudio, Stéphane Hacquard, “nuestros resultados ilustran cómo las funciones codificadas por el huésped y la bacteria actúan en conjunto para mantener los hongos bajo control en las raíces de Arabidopsis, promoviendo así la salud de las plantas y manteniendo las actividades de promoción del crecimiento de microbios de múltiples reinos. comunidades. La observación de que la actividad protectora de la comunidad bacteriana es tan importante como la rama inmune innata del huésped que involucra metabolitos especializados derivados del triptófano para controlar hongos es notable. Indica que el sistema inmune de las plantas es insuficiente para proteger completamente a las plantas de la carga de hongos, y que los socios bacterianos que residen en las raíces brindan una capa adicional de protección, que es necesaria para la supervivencia de las plantas “. (Figura 2)
Estos hallazgos tienen aplicaciones importantes para promover la salud de las plantas y convertir hongos potencialmente dañinos en aislados beneficiosos. Al aplicar los conocimientos adquiridos en este estudio, ahora sería concebible diseñar comunidades sintéticas mixtas de bacterias y hongos que se espera que proporcionen grandes beneficios de aptitud al huésped.
