Un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto Boyce Thompson BTI ha descubierto un verdadero tesoro de genes utilizados por las plantas para formar relaciones simbióticas con hongos, aumentando enormemente el conocimiento de la base genética de esta interacción agrícolamente valiosa.
La mayoría de las plantas terrestres obtienen una gran parte de sus nutrientes minerales a través de una relación simbiótica con hongos del suelo llamada simbiosis micorrízica arbuscular AM. Pero, a pesar de décadas de investigación, muchos de los genes necesarios para formar esta relación siguen siendo esquivos. Ahora, conCon el advenimiento de secuencias genómicas ampliamente disponibles, los investigadores de BTI pudieron comparar 50 genomas de plantas para identificar 138 genes compartidos exclusivamente por plantas capaces de simbiosis de AM. Los resultados, que aparecen en la revista Plantas naturales , en última instancia, puede acercarnos a las plantas en desarrollo que prosperan sin fertilizante agregado.
"Actualmente, nuestro campo de investigación ha identificado solo un puñado de genes necesarios exclusivamente para la simbiosis de AM y sabemos que hay grandes lagunas en nuestro conocimiento", dijo la autora principal Maria Harrison, profesora William H. Crocker de BTI ".138 genes son un recurso valioso y proporcionan nuevas ideas sobre las formas en que las células vegetales albergan sus simbiontes fúngicos ".
En el pasado, los investigadores han identificado genes involucrados en la simbiosis de AM a través de pantallas genéticas que llevan mucho tiempo y que podrían tomar más de cinco años en completarse. Tras haber identificado algunos genes de la planta medicinal de barril Medicago truncatula a través de este enfoque, los investigadoresseñaló que faltan varios de estos genes de simbiosis de AM en otra especie de planta que no alberga los hongos. Esta comprensión inspiró a Nathan Pumplin, un ex estudiante graduado en el laboratorio de Harrison, a iniciar un enfoque de comparación del genoma con la esperanza de identificar más genes que encajeneste patrón
"El enfoque se basa en la idea, respaldada por evidencia fósil, de que la simbiosis AM evolucionó solo una vez, al principio de la evolución de las plantas terrestres, por lo que todas las plantas que albergan la simbiosis probablemente heredaron un conjunto similar de genes. Grupos de plantas que perdieronse presume que la capacidad de formar simbiosis ha perdido los genes necesarios ", dijo Armando Bravo, un científico posdoctoral y primer autor del artículo, que continuó desarrollando el proyecto.
Bravo colaboró con Thomas York, un analista de bioinformática en BTI, para comparar las secuencias del genoma de 34 especies de plantas que pueden formar la simbiosis con 16 que no pueden. Juntos, seleccionaron los genes que solo se encuentran en las plantas que se formanLa simbiosis de AM y de una lista inicial de 62,000 posibilidades, llegaron a solo 138 genes. Quince de estos ya se sabían que desempeñaban un papel en la simbiosis de AM y Bravo probó la precisión de siete de los genes desconocidos en el grupo haciendo crecer el barril médico con mutacionesen esos genes y examinando su capacidad para formar una simbiosis exitosa. Las mutaciones en seis de estos genes resultaron en una interacción defectuosa.
El análisis de los nuevos genes que se encontraron resaltaron la importancia de la biosíntesis de lípidos durante la simbiosis. Si bien el análisis no puede identificar todos los genes que una planta necesita para la simbiosis, sí seleccionó los que no tienen otra función, excepto en la simbiosis.
"Creo que realmente te muestra el poder de la bioinformática", dijo Lukas Mueller, coautor y profesor asociado de BTI. "Si tienes muchos genomas tienes mucho más poder para responder preguntas".
En el futuro, los investigadores planean investigar los 131 genes restantes y usarlos para aprender más sobre el desarrollo y la regulación de la simbiosis.
Casi todos los cultivos de alimentos básicos forman simbiosis AM, por lo que optimizar esta interacción a través del mejoramiento de cultivos podría mejorar el rendimiento y reducir la necesidad de fertilizantes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Boyce Thompson para la Investigación de las Plantas . Original escrito por Patricia Waldron. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :