Científicos del Instituto Leibniz de Bioquímica Vegetal y la Universidad de Bonn identificaron el papel de la enzima VIH2 en la regulación de la simbiosis micorrízica
Redactor: Raúl Méndez C.
Editor: Karem Díaz S.
Las plantas han desarrollado durante la evolución una estrategia clave para enfrentar la falta de fosfato en el suelo: formar alianzas con hongos micorrízicos. Estos hongos se asocian con las raíces y funcionan como una extensión subterránea del sistema radicular, capaz de captar fosfato y otros minerales esenciales que la planta no siempre puede alcanzar por sí sola.
Un equipo del Instituto Leibniz de Bioquímica Vegetal, en Halle, junto con investigadores de la Universidad de Bonn, identificó ahora un interruptor molecular que permite comprender mejor cuándo una planta activa o bloquea esa relación. El estudio fue publicado en Science Advances y abre una vía para promover la simbiosis incluso cuando el suelo ya contiene suficiente fosfato.
El hallazgo apunta a un problema agrícola de fondo: los cultivos necesitan fósforo para sostener altos rendimientos, pero el uso intensivo de fertilizantes fosfatados genera costos económicos y ambientales. Si las plantas pudieran mantener relaciones funcionales con hongos del suelo durante más tiempo, la agricultura tendría una herramienta adicional para mejorar la absorción de nutrientes y reducir la dependencia de insumos minerales.
Por qué las plantas frenan la simbiosis cuando hay fosfato
La relación entre plantas y hongos micorrízicos es beneficiosa, pero no gratuita. Los hongos suministran fosfato, nitrógeno, magnesio, potasio y otros minerales, mientras que la planta entrega parte de los carbohidratos que produce mediante la fotosíntesis.
Ese costo energético explica por qué la planta puede suspender la alianza cuando detecta suficiente fosfato en el ambiente. Martina Ried-Lasi, responsable del grupo de investigación Symbiosis Signaling en el Instituto Leibniz de Bioquímica Vegetal, explicó que el costo es tan alto que la planta reprime la simbiosis si considera que ya tiene fosfato disponible.
El problema agrícola aparece cuando esa represión limita otros beneficios de los hongos. Aunque el fosfato sea suficiente, la micorriza también puede mejorar la captación de otros nutrientes y sostener una relación más eficiente con el suelo. Por eso, mantener activa la alianza entre plantas y hongos del suelo se ha convertido en un objetivo importante para la investigación agrícola.
VIH2, la enzima que lee el estado nutricional
El equipo trabajó con Lotus japonicus, una planta modelo utilizada para estudiar la simbiosis micorrízica. Allí identificaron que la enzima VIH2 actúa como reguladora clave de la formación de la asociación con los hongos.
VIH2 controla la producción de pirofosfatos de inositol, moléculas señalizadoras que informan sobre el estado de fosfato dentro de la planta. Cuando hay poco fosfato en la célula, se producen bajas cantidades de estas señales y la planta activa un programa de respuesta a la deficiencia.
Ese programa incluye genes asociados a la escasez de fosfato, cambios en la arquitectura de la raíz y activación de la simbiosis micorrízica. En cambio, cuando el suministro de fosfato es adecuado, VIH2 produce grandes cantidades de esas moléculas señalizadoras, se apaga la respuesta de hambre de fosfato y la alianza con los hongos queda inhibida.
Separar la micorriza del nivel de fosfato
Los investigadores probaron si una inhibición dirigida de VIH2 podía reactivar la respuesta de deficiencia de fosfato aunque el nutriente estuviera presente en el medio de cultivo. El resultado fue claro: las plantas se comportaron como si estuvieran sufriendo escasez de fosfato, aunque tenían suficiente suministro.
Como consecuencia, mantuvieron una colonización intensa por hongos micorrízicos en condiciones donde normalmente esa colonización habría sido reprimida. La estructura fúngica dentro de las raíces se mantuvo estable y funcional, y las plantas aumentaron la absorción de fosfato y otros nutrientes.
Gabriel Schaaf, de la Universidad de Bonn, destacó que el trabajo permitió desacoplar la regulación de la simbiosis micorrízica del estado de fosfato del suelo, un objetivo central en este campo de investigación desde hace décadas.
La importancia de esta vía se entiende mejor al considerar que los hongos micorrízicos colonizan las raíces, forman redes de hifas en el suelo y pueden mejorar la absorción de nutrientes esenciales como fósforo y nitrógeno.
Menos fertilizantes, más eficiencia en el uso del fósforo
El fósforo, en forma de fosfato, es esencial para el metabolismo energético de todos los seres vivos. En las plantas participa en procesos relacionados con la transferencia de energía, el crecimiento y el desarrollo.
Sin embargo, el fosfato es un recurso limitado y no renovable. Además, muchos depósitos de fosfato crudo están contaminados con metales pesados. Cada año se extraen alrededor de 200 millones de toneladas de fosfato crudo en el mundo, y aproximadamente el 90 % se destina a la producción de fertilizantes.
El uso excesivo de fertilizantes fosfatados y minerales puede provocar contaminación del suelo con metales pesados, contaminación de aguas subterráneas y eutrofización de ecosistemas acuáticos. Por eso, la micorrización de cultivos aparece como una vía para mejorar la eficiencia nutricional y reducir el riesgo ambiental.
La búsqueda de alternativas ya forma parte de una agenda más amplia sobre bioestimulantes microbianos para mejorar la absorción de fósforo, especialmente en sistemas agrícolas que buscan reducir la dependencia de fertilizantes químicos sin comprometer el rendimiento.
Una puerta para el mejoramiento moderno de cultivos
La identificación de VIH2 ofrece un punto de intervención concreto para futuras estrategias de mejoramiento. A diferencia de enfoques más generales, la manipulación de este interruptor molecular permitiría optimizar la disposición de las plantas a formar micorrizas.
Los investigadores señalan que métodos modernos como la edición genómica podrían facilitar ajustes rápidos y flexibles en cultivos de interés agrícola. La meta sería lograr plantas capaces de mantener asociaciones micorrízicas funcionales incluso cuando el fosfato disponible normalmente bloquearía esa relación.
El potencial productivo todavía debe comprobarse fuera del laboratorio. El propio estudio advierte que falta evaluar si los efectos observados sobre rendimiento, estabilidad y absorción de nutrientes se confirman bajo condiciones de campo.
Una relación antigua con valor para la agricultura actual
La simbiosis micorrízica no es una novedad biológica, sino una relación antigua que ayudó a las plantas a conquistar ambientes terrestres pobres en nutrientes. Lo nuevo es la posibilidad de intervenir con mayor precisión en las señales moleculares que regulan esa alianza.
En cultivos como trigo, maíz, papa y otras especies agrícolas, la eficiencia en el uso del fósforo puede influir directamente en el rendimiento, el costo de producción y el impacto ambiental. Trabajos previos sobre hongos micorrízicos y rendimiento del trigo ya muestran el interés por aprovechar estas relaciones para mejorar la nutrición vegetal.
El estudio del Instituto Leibniz de Bioquímica Vegetal y la Universidad de Bonn aporta una pieza molecular a ese objetivo. Al identificar cómo VIH2 conecta la percepción del fosfato con la decisión de formar micorrizas, la investigación ofrece un modelo para diseñar cultivos más preparados para colaborar con los hongos del suelo y usar mejor los nutrientes disponibles.
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