Los científicos han diseñado el microbioma de las plantas por primera vez, aumentando la prevalencia de bacterias «buenas» que protegen a las plantas de las enfermedades.
por la Universidad de Southampton
Los hallazgos publicados en Nature Communications por investigadores de la Universidad de Southampton, China y Austria, podrían reducir sustancialmente la necesidad de pesticidas destructivos para el medio ambiente.
Existe una creciente conciencia pública sobre la importancia de nuestro microbioma : la gran cantidad de microorganismos que viven dentro y alrededor de nuestro cuerpo, sobre todo en nuestros intestinos. Nuestros microbiomas intestinales influyen en nuestro metabolismo, nuestra probabilidad de enfermarnos, nuestro sistema inmunológico e incluso nuestro estado de ánimo.
Las plantas también albergan una gran variedad de bacterias, hongos, virus y otros microorganismos que viven en sus raíces, tallos y hojas. Durante la última década, los científicos han estado investigando intensamente los microbiomas de las plantas para comprender cómo afectan la salud de las plantas y su vulnerabilidad a las enfermedades.
«Por primera vez, hemos podido cambiar la composición del microbioma de una planta de forma específica, aumentando la cantidad de bacterias beneficiosas que pueden proteger a la planta de otras bacterias dañinas», dice el Dr. Tomislav Cernava, coautor del estudio. autor del artículo y profesor asociado de interacciones planta-microbio en la Universidad de Southampton.
«Este avance podría reducir la dependencia de los pesticidas, que son perjudiciales para el medio ambiente. Lo hemos logrado en los cultivos de arroz , pero el marco que hemos creado podría aplicarse a otras plantas y desbloquear otras oportunidades para mejorar su microbioma. Por ejemplo, Los microbios que aumentan el suministro de nutrientes a los cultivos podrían reducir la necesidad de fertilizantes sintéticos».
El equipo de investigación internacional descubrió que un gen específico que se encuentra en el grupo de biosíntesis de lignina de la planta de arroz está involucrado en la configuración de su microbioma. La lignina es un polímero complejo que se encuentra en las paredes celulares de las plantas; la biomasa de algunas especies de plantas se compone de más del 30% de lignina.
En primer lugar, los investigadores observaron que cuando se desactivaba este gen, se producía una disminución en la población de determinadas bacterias beneficiosas, lo que confirma su importancia en la composición de la comunidad del microbioma.
Luego, los investigadores hicieron lo contrario: sobreexpresaron el gen para que produjera más de un tipo específico de metabolito: una pequeña molécula producida por la planta huésped durante sus procesos metabólicos. Esto aumentó la proporción de bacterias beneficiosas en el microbioma de la planta.
Cuando estas plantas modificadas fueron expuestas a Xanthomonas oryzae, un patógeno que causa plaga bacteriana en los cultivos de arroz, fueron sustancialmente más resistentes que el arroz de tipo silvestre.
El tizón bacteriano es común en Asia y puede provocar una pérdida sustancial del rendimiento del arroz. Por lo general, se controla mediante el uso de pesticidas contaminantes, por lo que producir un cultivo con un microbioma protector podría ayudar a reforzar la seguridad alimentaria y ayudar al medio ambiente.
El equipo de investigación ahora está explorando cómo pueden influir en la presencia de otros microbios beneficiosos para desbloquear diversos beneficios para la salud de las plantas.
Más información: Pin Su et al, La homeostasis del microbioma en las hojas de arroz está regulada por una molécula precursora de la biosíntesis de lignina, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-023-44335-3
