Investigadores de Dinamarca han descubierto un gen importante en las plantas que podría ayudar a los cultivos agrícolas a colaborar mejor con los hongos subterráneos, proporcionándoles redes de raíces más amplias y ayudándoles a absorber el fósforo. Desactivando este gen con edición genética podría aumentar la eficiencia agrícola y beneficiar el medio ambiente.
University of Copenhagen /.- Se estima que alrededor del 70% del fertilizante fosforado utilizado en la agricultura danesa se acumula en el suelo, mientras que solo el 30% llega a las plantas.
Quid pro quo (“algo por algo”), así es como se podría describir la “comunidad alimentaria” que la mayoría de las plantas tienen con los hongos micorrícicos. Las plantas permiten que los hongos vivan entre sus raíces, mientras los alimentan con grasa y azúcar. Y a cambio, los hongos usan sus hifas de gran alcance (ramas filamentosas) para capturar nutrientes vitales del suelo para las plantas, incluido el importante fósforo mineral.
Ahora, investigadores del Departamento de Ciencias Ambientales y Vegetales de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, han descubierto un gen vegetal extraordinario, el gen CLE53, que regula la cooperación entre hongos y plantas. El gen es fundamental para un mecanismo que controla qué tan receptivas son las plantas para trabajar con hongos micorrícicos. En el futuro, este nuevo conocimiento podría servir para ofrecer mejores cosechas y reducir el uso de fertilizantes.
“Se encuentran genes similares en todas las plantas, incluidos los cultivos agrícolas. Por lo tanto, al mutar o desactivar el gen CLE53 en una planta de cultivo, es más probable que una planta se involucre simbióticamente con un hongo. Al hacerlo, se convierte en es posible reducir la necesidad de fertilizantes de fósforo, ya que las plantas mejoran en la absorción de fósforo preexistente del suelo“, explica el profesor asistente Thomas Christian de Bang del Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales.
La investigación fue publicada en el Journal of Experimental Botany.
El setenta por ciento de la fertilización con fósforo no llega a las plantas.
El fósforo es vital para todas las plantas. Sin embargo, el problema con el uso de fósforo en la agricultura es que se aplica más para la fertilización de lo que puede ser absorbido por los cultivos. Se estima que alrededor del 70% del fertilizante de fósforo utilizado en la agricultura danesa se acumula en el suelo, mientras que solo el 30% llega a las plantas. Con la lluvia, existe un riesgo siempre presente de que parte del fósforo acumulado se descargue en arroyos, lagos y el mar.
Paradójicamente, los investigadores han observado que cuando los niveles de fósforo en el suelo son altos, es menos probable que las plantas colaboren con los hongos, lo que significa que empeoran al absorber nutrientes.
“A través de una serie de experimentos, hemos demostrado que una planta no produce el gen CLE53 si carece de fósforo. Sin embargo, cuando los niveles de fósforo en una planta son altos, o si la planta ya está simbióticamente involucrada con un hongo, entonces el aumenta el nivel de CLE53. Nuestro estudio demuestra que CLE53 tiene un efecto negativo en la capacidad de una planta de entrar en simbiosis con un hongo y, por lo tanto, absorber el fósforo de manera más efectiva“, dice Thomas Christian de Bang.
Requiere la aprobación de CRISPR
La edición genómica de plantas es legal en varios países no pertenecientes a la Unión Europea, por ejemplo, China, Estados Unidos, Suiza y pronto Reino Unido. Sin embargo, dentro de la UE, no existe una aceptación general de los métodos de edición de genes, como CRISPR, para alterar las plantas y los alimentos.
Por lo tanto, el descubrimiento de los investigadores tiene, por el momento, una menor probabilidad de ser utilizado en Dinamarca y el resto de la UE.
“Uno puede usar la tecnología en otras partes del mundo, y comenzar sería relativamente sencillo. Supongo que dentro de cinco años, las plantas serán probadas y refinadas de tal manera que se involucren más simbióticamente con los hongos y absorban más fósforo. Aquí en Dinamarca y en toda la UE, se requiere una aceptación para la edición de genes y un enfoque modificado para los procedimientos de aprobación para este tipo de plantas”, dice Thomas Christian de Bang.
Hechos:
- El 90% de todas las plantas entablan relaciones simbióticas con hongos micorrícicos, que popularmente se dice, extienden las redes de raíces de las plantas, lo que les ayuda a obtener suficiente fósforo, agua y otros nutrientes.
- Para beneficiarse de la capacidad de los hongos micorrícicos para extraer fósforo del suelo, una planta debe alimentarlo con grasas y azúcares. Para evitar gastar demasiada energía en la esponja, si, por ejemplo, está experimentando altos niveles de fósforo o ya ha sido colonizada por un hongo, la planta puede desactivar la simbiosis.
- Se estima que las granjas danesas fertilizan con aproximadamente 30 kilos de fósforo por hectárea de tierra. De esto, aproximadamente el 30% llega a los cultivos, mientras que el% restante se une al suelo.
- Con la lluvia, parte de este fósforo acumulado se elimina a través de la escorrentía superficial hacia arroyos, lagos y el mar cercanos. Esto aumenta el crecimiento de algas y puede matar tanto a las plantas como a la vida silvestre.
- El fósforo es un recurso natural finito, que se espera que finalmente se agote.
La investigación está financiada por la Fundación Novo Nordisk y la Universidad de Copenhague. Investigaciones anteriores han demostrado que existe un mecanismo similar para la simbiosis entre las legumbres y las bacterias rhizobium. Esto también involucró un gen CLE, aunque diferente al que los investigadores han descubierto ahora
- Fuente: https://www.science.ku.dk/english/press/news/2020/newly-discovered-plant-gene-could-boost-phosphorus-intake/
- Estudio: https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/eraa193/5822653
