Agricultura Botánica y Genética Europa

Los investigadores descubren cómo las plantas distinguen los microbios beneficiosos de los dañinos


Las plantas leguminosas conocen a sus amigos de sus enemigos, y ahora sabemos cómo lo hacen a nivel molecular.


por Lisbeth Heilesen, Universidad de Aarhus


Las plantas reconocen los microbios beneficiosos y mantienen alejados a los dañinos, lo cual es importante para la producción de plantas saludables y la seguridad alimentaria mundial. Los científicos han descubierto ahora cómo las leguminosas utilizan motivos pequeños y bien definidos en las proteínas receptoras para leer las señales moleculares producidas por microbios patógenos y simbióticos. Estos notables hallazgos han permitido a los investigadores reprogramar los receptores inmunes en receptores simbióticos, que es el primer hito en la ingeniería de simbiosis simbiótica de fijación de nitrógeno en cultivos de cereales.

Las plantas leguminosas fijan el nitrógeno atmosférico con la ayuda de bacterias simbióticas, llamadas Rhizobia, que colonizan sus raíces. Por lo tanto, las plantas deben poder reconocer con precisión su simbionte para evitar la infección por microbios patógenos. Para ello, las leguminosas utilizan diferentes proteínas receptoras de LysM ubicadas en la superficie celular externa de sus raíces. En el estudio publicado en Science , un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad de Aarhus muestra que las moléculas de señalización patógenas (quitina) o simbióticas (factores Nod) son reconocidas por pequeños motivos moleculares en los receptores que dirigen la salida de señalización hacia la defensa antimicrobiana o la simbiosis. .

Todas las plantas terrestres tienen receptores LysM que aseguran la detección de diversas señales microbianas, pero se desconoce cómo una planta decide montar una respuesta simbiótica o inmune hacia un microbio entrante. «Comenzamos haciendo una pregunta básica y, tal vez al principio, ingenua: ¿Podemos identificar los elementos importantes usando receptores muy similares, pero con una función opuesta como base para un análisis sistemático?» dice Zoltán Bozsoki. «La primera estructura cristalina de un receptor de factor Nod fue un gran avance. Nos dio una mejor comprensión de estos receptores y guió nuestros esfuerzos para diseñarlos en plantas». Añade Kira Gysel.

El estudio combina la disección asistida por la estructura de regiones definidas en receptores LysM para experimentos bioquímicos y análisis funcional in planta. «Para comprender realmente estos receptores, necesitábamos trabajar en estrecha colaboración y combinar la biología estructural y la bioquímica con las pruebas funcionales sistemáticas en plantas», dice Simon Boje Hansen. Al utilizar este enfoque, los investigadores identificaron motivos previamente desconocidos en el dominio LysM1 de los receptores de quitina y factor Nod como determinantes para la inmunidad y la simbiosis. «Resulta que hay muy pocos, pero importantes, residuos que separan un receptor inmune de uno simbiótico y ahora los identificamos y demostramos por primera vez que es posible reprogramar los receptores LysM cambiando estos residuos», dice Kasper. Røjkjær Andersen.

El objetivo a largo plazo es transferir la capacidad única de fijación de nitrógeno que tienen las plantas de leguminosas a las plantas de cereales para limitar la necesidad de fertilizantes nitrogenados comerciales contaminantes y beneficiar y empoderar a las personas más pobres de la Tierra. Simona Radutoiu concluye: «Ahora proporcionamos la comprensión conceptual necesaria para una ingeniería gradual y racional de los receptores LysM, que es un primer paso esencial hacia este ambicioso objetivo».


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