Decidi iniciar el blog con esta traducción, porque me apasiona mucho la Fisiología vegetal :D. Espero que disfruten tanto como yo imaginando los procesos de fijacion de nitrogeno. Pueden encontrar aqui el Articulo original.
¿Cómo interactúan las plantas con los microorganismos benéficos del suelo?
Los científicos se han preguntado por años como las legumbres como la soya, cuyas raíces alojan bacterias fijadoras de nitrógeno y producen nutrientes esenciales para las plantas desde el aire, son capaces de reconocer esta bacteria como amigable y distinta de sus propias células y como las proteínas especializadas de la planta hospedera encuentran la bacteria y utilizan la producción extra de nutrientes.
Un grupo de Biologos moleculares liderados por Dong Wang en el Universidad de Massachusetts Amhert, trabajando con alfalfa-trebol Medicago truncatula, han encontrado un gen en la planta hospedero que produce una proteína que reconoce la membrana celular que envuelve la bacteria simbiótica, luego dirige otras proteínas para aprovechar los nutrientes. Los detalles aparecen online en la Edición de Enero de Nature Plants.
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| Medicago truncatula Fuente: LIS-Legume Information System más imagenes |
Como explica Wang, las plantas usualmente reclutan microbios para ayudarse a satisfacer sus necesidades nutricionales, ofreciendo a cambio productos de la fotosíntesis. Un proceso usado por la mayoría de plantas terrestres depende de una relación simbiótica con Mycorrhizal fungi. Este tipo de estructuras conocidas como arbusculos ayudan a las plantas a capturar fosforo, sulfuro, nitrógeno y otros micronutrientes desde el suelo. Este método es similar a un barrido, dice Wang, porque la cantidad de nitrógeno disponible en el suelo es bastante limitada.
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| Micorrizal fungi Fuente: San Diego Hydroponics and Organics |
Por el contrario, el proceso menos común se encuentra principalmente en las legumbres, da un paso más allá: utiliza una bacteria llamada Rhizobium, que vive en los nódulos de las raíces y fijan el nitrógeno del aire y lo convierten en amoniaco, un abono para las plantas. La simbiosis con Rhizobium significa que las legumbres pueden hacer amoniaco mediante la fijación de nitrógeno en el aire, que en el 78% de la atmosfera, es “escencialmente limitada, añade el bioquímico.
Gracias a esta hazaña, las leguminosas pueden obtener la mayor cantidad de nitrógeno disponible que necesitan, en lugar de depender a menudo del escaso nitrógeno del suelo. Es por esto que los frijoles son tan nutritivos, Wang señala. “La próxima vez que usted coma su sabroso tofu o edamame, usted tiene que agradecer a esas pequeñas bacterias y su “matrimonio” con las leguminosas”.
“Hable con alguien en nuestro campo y el sueño es hacer que nuestro cultivos que no pueden fijar nitrógeno consigan esa capacidad” Wang sugiere “Este descubrimiento nos lleva un paso más cerca. Los frijoles son especiales, pero lo que nuestro resultado dice es que no son tan especiales porque parte de la infraestructura básica ya se encuentra en las plantas que utilizan los hongos micorricicos arbusculares en lugar de las bacterias fijadoras de nitrógeno, lo que nadie sabía antes.
Los investigadores liderados por Wang con el investigador postdoctoral Huairong Pan y estudiantes del doctorado Onur Oztas y Christina Stonoha en la Universidad de Massachusetts Amherst, además de otros en China descubrieron que en ambos procesos bacterias y hongos intercambian nutrientes con la planta a través de una membrana celular reconocida por una proteína especial codificada producida por la planta húesped que define sus fronteras. “Es como si la planta hubiera descubierto como crear una zona de libre comercio”, dice Wang.
Para explorar cómo funciona el comercio, el equipo apoyado por una beca de la Universidad de Massachusetts Amherst, investigo las actividades del gen Sintaxina 132, que codifica los receptores (SYP132) que identifican las membranas celulares e interactúan con vesículas secretoras. Ellos encontraron que el gen por lo general hace un tipo de transacción que siempre busca la superficie de la membrana celular de la planta. Pero si rizobium está presente en la planta, el mismo gen hará un segundo tipo de proteína que es capaz de buscar la membrana que rodea la bacteria. Sorprendentemente, la simbiosis con micorrizas arbusculares comparte el mismo SYP132 receptor. Los científicos ahora entienden que la membrana de la planta- ambas en legumbres y otras- que rodea el arbusculo de hongo tiene mucho en común con la membrana alrededor de la bacteria fijadora de nitrógeno.
El añade, “El gen sabe de alguna manera que las bacterias están presentes y hace el tipo de proteína alternativa que se encuentra en la membrana que rodea la bacteria. Esto significa que la planta hospedero puede mandar órdenes a las dos membranas por separado.
"Nuestro descubrimiento es que las dos SYP132 proteínas no son las mismas, a pesar de que provienen del mismo gen. El gen hace dos transcritos, que implica un proceso inusual cerca del final del gen, como una película con dos terminaciones diferentes. Nadie sabía que existían dos proteínas ", explica Wang. "Así que la respuesta es que un gen puede utilizar exones terminales alternativos para hacer dos proteínas con diferentes secuencias al final. Y son los extremos que determinan dónde en una célula la proteína termina."
Él dice que el nuevo conocimiento que él y sus colegas descubrieron es importante para futuros avances en la agricultura debido a que el mismo proceso funciona de manera similar en la mayoría de las plantas, fijen o no nitrógeno.
Más información: Huairong Pan et al. A symbiotic SNARE protein generated by alternative termination of transcription, Nature Plants (2016). DOI: 10.1038/nplants.2015.197
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