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Los científicos revelan la relación entre el microbioma de la raíz y el uso de nitrógeno en el arroz


Un equipo de colaboración liderado por el Prof. Bai Yang y el Prof. Chu Chengcai del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo, Academia China de Ciencias (CAS), examinó recientemente la variación de la microbiota de raíz en 68 variedades de arroz índica y 27 japónica cultivadas en condiciones de campo . Revelaron que las variedades índica y japónica reclutaron distintas microbiotas de raíz.


por la Academia China de Ciencias


En el suelo natural, las raíces de las plantas proporcionan un nicho ecológico para múltiples microorganismos del suelo conocidos como microbiota de la raíz . Estos microbios desarrollan una asociación íntima con las plantas, mejorando la absorción de nutrientes de las plantas, el crecimiento y la tolerancia a patógenos.

Indica y japonica son las dos subespecies principales de arroz cultivado (Oryza sativa L.). Las variedades índicas muestran una mejor eficiencia en el uso de nitrógeno (NUE) en comparación con las variedades japónica en el campo; NRT1.1B contribuye a esta variación natural en el arroz. Sin embargo, el efecto de la microbiota de la raíz en la variación de NUE observada entre las variedades índica y japónica aún no está claro.

Los investigadores establecieron un modelo utilizando un enfoque de aprendizaje automático de bosques aleatorios. Encontraron que este modelo podría predecir con precisión las variedades índica y japonica en los campos probados, lo que sugiere que los microbios de la raíz pueden servir como un biomarcador para distinguir las variedades indica y japonica.

Es interesante que las variedades índicas tuvieran más bacterias asociadas con la función del metabolismo del nitrógeno en comparación con las variedades japónica, lo que indica que la transformación del nitrógeno es más activa en el entorno de la raíz de índica que en las variedades japónica.

Al comparar la microbiota asociada a la raíz de las variedades de tipo salvaje y el mutante nrt1.1b, encontraron que NRT1.1B estaba asociado con el reclutamiento de aproximadamente la mitad de los taxones bacterianos enriquecidos con Indica.

En particular, las variedades de tipo salvaje mostraron una abundancia relativa de bacterias de la raíz que albergan genes clave para el proceso de amonificación; sin embargo, no hubo tal abundancia en el microbioma de la raíz del mutante nrt1.1b. Esto indica que tales microbios de la raíz pueden catalizar la formación de amonio en el entorno de la raíz.

Usando un protocolo mejorado de alto rendimiento para cultivar e identificar bacterias, los investigadores cultivaron con éxito más del 70 por ciento de las especies bacterianas que eran reproducibles en las raíces del arroz, y establecieron la primera colección sistemática de cultivos bacterianos de raíces de arroz.

Luego utilizaron sistemas experimentales gnotobióticos con una comunidad sintética reconstruida (SynCom) y encontraron que SynCom enriquecido con Indica mostraba una mayor capacidad para promover el crecimiento del arroz bajo un suministro de nitrógeno orgánico que el SynCom enriquecido con japónica. Esto sugiere además que las bacterias enriquecidas con Indica pueden contribuir a una mayor eficiencia en el uso de nitrógeno en el arroz Indica.

Estos resultados no solo revelan la relación entre el microbioma de raíz y NUE en subespecies de arroz, sino que demuestran el papel de NRT1.1B en el establecimiento de microbiota de raíz. Las colecciones de cultivos bacterianos proporcionan un recurso para la investigación funcional de la microbiota de la raíz.

La investigación sobre la interacción entre los microbios de la raíz y el arroz ha establecido una base importante para la aplicación de microbios beneficiosos al proceso de utilización del nitrógeno y proporciona una base teórica para reducir el fertilizante nitrogenado en la agricultura sostenible.

Este estudio, titulado «NRT1.1B está asociado con la composición de la microbiota radicular y el uso de nitrógeno en arroz cultivado en el campo», se publicó en línea en Nature Biotechnology el 29 de abril de 2019. 


Más información: Jingying Zhang et al, NRT1.1B está asociada con la composición de la microbiota de la raíz y el uso de nitrógeno en el arroz cultivado en el campo, Nature Biotechnology(2019). DOI: 10.1038 / s41587-019-0104-4Información de la revista: Nature Biotechnology.Proporcionado por la Academia China de Ciencias


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