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Las plantas de guisantes toman decisiones de inversión inteligentes que podrían ayudar a informar la agricultura sostenible

Las plantas de guisantes toman decisiones de inversión inteligentes que podrían ayudar a informar la agricultura sostenible
Los sistemas de raíces de la planta de guisantes, con los nódulos en los que viven las bacterias en el interior, muestran el tamaño de los nódulos cuando la planta dispone de diferentes combinaciones de bacterias. Crédito: John Baker / Departamento de Ciencias Vegetales

Investigadores de la Universidad de Oxford han demostrado que las plantas de guisantes pueden tomar decisiones de inversión inteligentes cuando se trata de interacciones con sus socios bacterianos simbióticos. 


por la Universidad de Oxford


Una mejor comprensión de cómo las plantas manejan estas interacciones podría ayudar con el avance hacia la agricultura sostenible.

La nueva investigación, publicada en PNAS , muestra que una planta pesa los diferentes socios bacterianos y luego solo proporciona azúcar a las mejores cepas disponibles ; cortando los que son menos buenos. Esto significa que la planta debe poder comparar diferentes cepas e invertir en consecuencia: una cepa que parece una buena inversión en un contexto, puede ser una mala elección en otro.

Annet Westhoek, del Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad de Oxford, que lideró conjuntamente el trabajo, dijo: «Las bacterias solo comienzan a suministrar nitrógeno una vez que han estado en los nódulos durante unos días, por lo que la planta tiene que esperar antes de poder decidir lo beneficioso que será cada cepa bacteriana «.

A nivel mundial, el factor más importante que limita el crecimiento de las plantas es la falta de nitrógeno, que constituye casi el 80% de la atmósfera de la Tierra. Pero las plantas simplemente no pueden hacer uso del gas nitrógeno en el aire. Por esta razón, las leguminosas, la familia de plantas que incluye a los guisantes, han desarrollado una relación simbiótica con las bacterias del suelo llamadas rizobios, que convierten el gas nitrógeno en una forma que las plantas pueden usar.

Las plantas de guisantes albergan las bacterias en crecimientos de raíces especializados llamados nódulos, pero las bacterias demandan azúcar de la planta a cambio del nitrógeno que suministran.

La planta suele estar infectada por muchas cepas bacterianas diferentes y algunas bacterias proporcionan más nitrógeno que otras, lo que genera un dilema de inversión. Si bien ya se sabía que algunas plantas dejan de invertir en bacterias que no proporcionan nitrógeno en absoluto, al cortar su suministro de azúcar, hasta ahora no estaba claro cómo las plantas toman decisiones de inversión más sutiles.

Este estudio utilizó un enfoque novedoso al diseñar una cepa bacteriana que tenía una capacidad intermedia para proporcionar nitrógeno. Las plantas trataron esta cepa de manera diferente dependiendo de qué otras cepas estaban disponibles. Cuando la única opción era una cepa que no proporcionaba nitrógeno en absoluto, la planta invirtió en la cepa intermedia. Pero, cuando se dispuso de una variedad realmente buena, la planta cortó la inversión a la variedad intermedia.

Una de las autoras principales del estudio, Laura Clark, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias Vegetales de Oxford y Merton College, dijo: «Esta investigación muestra que las plantas deben tener algún mecanismo para comparar diferentes bacterias y tomar decisiones de inversión inteligentes. Nos sorprendió mucho que las plantas podrían hacer eso, en lugar de simplemente suministrar azúcares en proporción al nitrógeno suministrado «.

La Dra. Lindsay Turnbull, quien co-supervisó la investigación, dijo: «Este es un avance clave, ya que la investigación anterior en esta área utilizó bacterias naturales que pueden haber diferido en muchas características. En este estudio, las cepas bacterianas se alteraron genéticamente para proporcionan diferentes niveles de nitrógeno, por lo que podemos estar seguros de que los cambios en la respuesta de la planta se deben a diferencias en su capacidad para suministrar nitrógeno «.

Actualmente, la mayoría de las plantas de cultivo se complementan con fertilizantes nitrogenados inorgánicos. Estos se producen a escala industrial mediante el proceso Haber-Bosch, una reacción intensiva en energía que consume alrededor del 1% del suministro energético mundial. Su uso también conduce a la escorrentía hacia las vías fluviales, lo que provoca un crecimiento excesivo de algas y conduce a zonas muertas costeras.

El profesor Phil Poole, que codirigió la investigación, dijo: «Comprender cómo las plantas manejan sus interacciones con las bacterias podría ayudarnos a seleccionar plantas que sean mejores para elegir socios bacterianos efectivos. Esto podría reducir la demanda de fertilizantes nitrogenados y los problemas asociados que causa.»



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