Las legumbres como los guisantes y los frijoles forman asociaciones íntimas y mutuamente beneficiosas simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno, rizobia. La planta se beneficia de un suministro mejorado de nitrógeno, 'fijado' desde el aire por la rizobia, mientras que las bacterias se benefician deAlojamiento protector dentro de estructuras especiales, llamadas nódulos de raíz, que suministran nutrientes de la planta huésped. Se forma un tipo diferente de simbiosis entre las raíces de muchas especies de plantas y hongos del suelo, llamados hongos micorrícicos. Ambos tipos de interacciones complejas entre plantas y microbios son cruciales.para suministrar nutrientes a las plantas, pero muchos detalles sobre cómo se desarrollan estas simbiosis siguen sin estar claros.
Los investigadores de la Universidad de Tsukuba, en colaboración con otras dos universidades japonesas, han revelado una pieza clave en el rompecabezas de los mecanismos que controlan los procesos de desarrollo detrás de las simbiosis de las raíces con los microbios. El equipo identificó un gen que es fundamental para controlar cómo las leguminosaslas raíces establecen acomodación celular para la bacteria rizobia, descrita en una publicación reciente en PLOS Genética .
Cuando el gen se inactiva en una planta mutante, las raíces producen drásticamente menos nódulos fijadores de nitrógeno porque la ruta habitual intracelular de entrada para la bacteria, llamada hilo de infección, no se desarrolla adecuadamente en las células de la raíz. Sin embargo,se desarrollan pequeñas cantidades de nódulos, algunas semanas después de lo normal, cuando las bacterias ingresan por una ruta diferente intercelular entre las células de la raíz.
El equipo denominó al gen falta de acomodación simbionte lan. Mostraron que está inactivado en el mutante y descubrieron que está estrechamente relacionado con un gen en otras especies de plantas. Se cree que codifica una proteína que actúa en un complejode otras proteínas reguladoras llamadas Mediador para controlar la expresión de numerosos genes y procesos. Este es el primer informe de la participación del gen en el control de las interacciones planta-microbio.
"Utilizamos el modelo de leguminosa Lotus japonicus que crece y se reproduce rápidamente y tiene un genoma más pequeño y simple que la mayoría de las plantas de cultivo ", dice el autor correspondiente Takuya Suzaki." Nuestros métodos de investigación incluyeron la modificación genética, el estudio de la anatomía de la planta por microscopía usando tintes fluorescentes, secuenciación del genoma y producciónplantas mutantes que utilizan las últimas tecnologías de edición de genes "
El gen lan es importante no solo para la simbiosis con rizobia: el equipo demostró que el gen también es necesario para establecer simbiosis con hongos micorrícicos.
"Este estudio muestra que un único sistema de control opera para establecer dos simbiosis completamente diferentes que son importantes para la nutrición de las plantas", dice Suzaki. "Nuestros resultados tienen implicaciones más amplias para comprender cómo se coordinan los procesos de desarrollo de las plantas".
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Materiales proporcionados por Universidad de Tsukuba . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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