Los científicos se han preguntado durante años cómo las leguminosas como la soja, cuyas raíces albergan bacterias fijadoras de nitrógeno que producen nutrientes esenciales para las plantas de la nada, son capaces de reconocer estas bacterias como amigables y distintas de sus propias células, y cómo el hospedadorLas proteínas especializadas de la planta encuentran las bacterias y aprovechan los beneficios nutricionales.
Ahora, un equipo de biólogos moleculares dirigido por Dong Wang en la Universidad de Massachusetts Amherst, que trabaja con el trébol de alfalfa Medicago truncatula, ha descubierto cómo un gen en la planta huésped codifica una proteína que reconoce la membrana celular que rodea a las bacterias simbióticas.luego dirige a otras proteínas a recolectar los nutrientes. Los detalles aparecen en línea en la edición de enero de Plantas naturales .
Como explica Wang, las plantas a menudo reclutan microbios para ayudarlas a satisfacer sus necesidades nutricionales, ofreciendo los productos de la fotosíntesis como recompensa. Un proceso utilizado por la mayoría de las plantas terrestres depende de una relación simbiótica con los hongos micorrízicos. Estos forman estructuras conocidas como arbuscules queayudar a las plantas a capturar fósforo, azufre, nitrógeno y otros micronutrientes del suelo. Este método es similar a la recolección, dice Wang, porque la cantidad de nitrógeno disponible en el suelo es bastante limitada.
Por el contrario, el proceso menos común, que se encuentra principalmente en las leguminosas, va un paso más allá: utiliza bacterias llamadas rizobios, que viven en los nódulos de las raíces y fijan el nitrógeno del aire y lo convierten en amoníaco, un fertilizante vegetal. Simbiosis conrhizobia significa que las legumbres pueden producir amoníaco fijando nitrógeno en el aire, que en el 78 por ciento de la atmósfera es "esencialmente ilimitado", agrega el bioquímico.
Gracias a esta hazaña, las plantas de leguminosas pueden obtener tanto fertilizante nitrogenado como necesitan, en lugar de depender del nitrógeno que a menudo es escaso en el suelo. Por eso los frijoles son tan nutritivos, señala Wang. "La próxima vez que coma su sabroso tofuo edamame, tienes esas pequeñas bacterias y su 'matrimonio' con las legumbres que agradecer ".
"Hable con cualquiera en nuestro campo, y el sueño es hacer posible que nuestros cultivos que no pueden fijar nitrógeno obtengan esa capacidad", sugiere Wang. "Este descubrimiento nos acerca un paso más. Los frijoles son especiales, perolo que dice nuestro resultado es que no son tan especiales porque parte de la infraestructura básica ya está en las plantas que usan hongos micorrízicos arbusculares en lugar de bacterias fijadoras de nitrógeno, que nadie entendía antes ".
Los investigadores dirigidos por Wang con el investigador postdoctoral Huairong Pan y los estudiantes de doctorado Onur Oztas y Christina Stonoha en UMass Amherst y otros en China, descubrieron que en ambos procesos las bacterias y los hongos intercambian nutrientes con la planta a través de una membrana celular reconocida por un código especialmente codificadoproteína producida por la planta huésped que define sus fronteras. "Es como si la planta hubiera descubierto cómo crear una especie de zona de libre comercio", dice Wang.
Para explorar cómo funciona este comercio, el equipo, con el apoyo de una subvención de UMass Amherst, investigó las actividades del gen SYNTAXIN 132, que codifica receptores SYP132 que identifican las membranas celulares e interactúan con las vesículas secretoras. Descubrieron que el gen generalmentehace un tipo de transcripción que siempre busca la membrana de la superficie de la célula vegetal. Pero si hay rizobios presentes en el huésped, ese mismo gen producirá un segundo tipo de proteína que es capaz de encontrar la membrana que rodea a la bacteria. Sorprendentemente, la simbiosis con arbuscularLos hongos micorrízicos comparten el mismo receptor SYP132. Los científicos ahora comprenden que la membrana del huésped, tanto en las leguminosas como más allá, alrededor de la arbuscule del hongo tiene mucho en común con la membrana que rodea a las bacterias fijadoras de nitrógeno.
Agrega: "El gen de alguna manera sabe que las bacterias están presentes y produce el tipo alternativo de proteína, que encuentra la membrana alrededor de la bacteria. Esto significa que el huésped puede diferenciar las dos membranas, puede clasificarlas".
"Nuestro descubrimiento es que las dos proteínas SYP132 no son iguales, a pesar de que provienen del mismo gen. El gen hace dos transcripciones, lo que implica un proceso inusual cerca del final del gen, como una película con dos terminaciones diferentes. Nadie sabía que existen dos proteínas ", explica Wang." Entonces, la respuesta es que un gen puede usar exones terminales alternativos para producir dos proteínas con secuencias diferentes al final. Y son los extremos los que determinan en qué parte de una célula termina la proteína. "
Dice que el nuevo conocimiento que él y sus colegas descubrieron es importante para futuros avances agrícolas porque el mismo proceso funciona de manera similar en la mayoría de las plantas, fijen o no nitrógeno.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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