Los guisantes y otras legumbres desarrollan estructuras esféricas o cilíndricas - llamadas nódulos - en sus raíces para establecer una relación mutuamente beneficiosa con las bacterias que convierten el nitrógeno atmosférico en un nutriente utilizable para la planta de leguminosas. La simbiosis del nódulo raíz permite que las legumbres crezcan bajo nitrógenoque limitan las condiciones donde la mayoría de las plantas no leguminosas no pueden sobrevivir. Los investigadores en Japón ahora tienen una mejor comprensión de cómo evolucionó la relación simbiótica.
Publicaron sus resultados en noviembre de 2019 en ciencia .
"Nos propusimos comprender cómo las legumbres adquirieron la capacidad de formar nódulos de raíz que son esenciales para establecer la relación simbiótica entre el huésped y las bacterias fijadoras de nitrógeno", dijo el autor del artículo Takashi Soyano del Instituto Nacional de Biología Básica. "Nuestros hallazgosaclarar cómo las legumbres adquirieron la capacidad de producir nódulos de raíz ".
Los nódulos de raíz normalmente se forman en respuesta a una bacteria llamada rizobia. Las legumbres han desarrollado genes que le dicen específicamente a las células huésped que la rizobia está presente, desencadenando la formación de nódulos de raíz, pero no estaba claro cómo estos factores genéticos podrían desencadenar el desarrollo de estosórganos de la raíz.
Los investigadores exploraron el desarrollo de este órgano utilizando una leguminosa modelo, Lotus japonicus, y descubrieron que esto sucedió a través de un gen involucrado en la formación de raíces laterales. Por lo general, las plantas desarrollan raíces laterales que se extienden en lugar de raíces verticales profundas, como agua ylos nutrientes tienden a ser más densos en la superficie del suelo.
"Este gen, llamado ASL18a, se coopta de los programas de desarrollo de raíces laterales comunes a la mayoría de las plantas para formar nódulos de raíz en presencia de rizobia", dijo Soyano.
La acción cooperativa de dos genes, ASL18a y NF-Y, es necesaria para inducir la división celular para desarrollar nódulos de raíz. Otro gen, llamado NIN, dirige específicamente a ASL18a y NF-Y para que trabajen juntos cuando está presente el rizobia. Según Soyano, ASL18a en leguminosas posee un elemento regulador que se une con NIN y permite el trabajo cooperativo entre genes.
"El desarrollo del órgano de raíz está estrechamente regulado a través de interacciones complejas entre varios componentes y vías de señalización", dijo Soyano. "La adquisición de este elemento puede haber llevado al reclutamiento de este gen en la formación de nódulos de raíz".
A continuación, Soyano y su equipo planean investigar cómo el desarrollo de la raíz lateral y las vías específicas de simbiosis se influyen entre sí para ayudar a formar nódulos de raíz.
"La investigación detallada de cómo se han integrado estas dos vías podría proporcionar información importante sobre una mejor comprensión de las vías evolutivas en las plantas leguminosas", dijo Soyano.
También señaló que el mecanismo molecular básico de esta formación de nódulos también puede estar presente en otras plantas, como los tomates, y podría conducir a la aplicación de simbiosis de nódulos en prácticas agrícolas sostenibles.
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Materiales proporcionado por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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