La mayoría de las plantas permiten que los hongos entren en sus células radiculares y les proporcionen carbohidratos a cambio de un mejor suministro de nutrientes y agua.
por Rimma Gerenstein, Universidad Albert Ludwig de Friburgo
Solo las leguminosas, como los guisantes, las judías y el trébol, establecen una simbiosis adicional y mutuamente beneficiosa con bacterias fijadoras de nitrógeno del suelo. Esta alianza con las llamadas rizobias les permite obtener del aire el nitrógeno que necesitan para su crecimiento.
En el marco del proyecto Enabling Nutrient Symbiosis in Agriculture (ENSA), un equipo de investigadores liderado por el Prof. Dr. Thomas Ott, catedrático de biología celular vegetal en la Facultad de Biología y miembro del Cluster de Excelencia CIBSS (Centro de Estudios Integrativos de Señalización Biológica), logró demostrar por primera vez que SYFO2, una proteína poco estudiada que se encuentra en las raíces de las leguminosas y otras plantas, desempeña un papel clave en la «autofecundación» de las leguminosas, ya que permite que los rizobios entren en las células de la raíz.
Una vez que las bacterias quedan atrapadas en los pelos radiculares de las plantas, SYFO2 inicia la reorganización del citoesqueleto de actina, paso clave para que las bacterias puedan entrar en las células de la raíz e infectarlas desde dentro. Como resultado de la infección, se forman pequeños nódulos a lo largo de las raíces de la planta, donde las rizobias fijan el nitrógeno del aire y lo ponen a disposición de la planta.
El equipo internacional logró demostrar este proceso mediante una combinación de técnicas de imagen, biología molecular y genética. Además, los científicos consiguieron activar la versión propia del tomate del gen SYFO2 introduciendo un factor regulador de la simbiosis de los nódulos radiculares con bacterias fijadoras de nitrógeno: el factor de transcripción NIN.
El estudio, titulado «La formina localizada en nanodominios regula la entrada de microorganismos simbióticos en leguminosas y solanáceas», mejora nuestra comprensión de cómo se pueden controlar los genes relacionados con la simbiosis en el propio tomate. Sienta las bases para futuros esfuerzos destinados a potenciar las interacciones beneficiosas entre plantas y rizobios, y a transferir la capacidad de fijación de nitrógeno a los cultivos, con el objetivo a largo plazo de reducir la necesidad de fertilizantes. Los hallazgos se publican en la revista Science .
Se ha identificado la base para el proceso clave.
«La mayoría de las leguminosas han desarrollado mecanismos sofisticados que permiten la entrada de bacterias simbióticas a sus células», afirma Ott. «En este estudio, identificamos la base molecular de un proceso clave en el que la planta pasa de «capturar las bacterias» a «abrirles la puerta»». El estudio recibió apoyo adicional del profesor Robert Grosse, investigador del CIBSS y director del Instituto de Farmacología y Toxicología Experimental y Clínica de la Facultad de Medicina.
Además, los investigadores pudieron demostrar que SYFO2 es necesario en algunas plantas que no establecen simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno para el inicio del tipo de simbiosis más común y evolutivamente más antiguo: la simbiosis micorrícica entre plantas y hongos.
En este contexto y teniendo en cuenta la exitosa activación de la proteína en las plantas de tomate, Ott afirma: «Este resultado es especialmente interesante, porque demuestra que los genes normalmente implicados en la simbiosis micorrícica pueden ser redirigidos para ayudar a diseñar una simbiosis bacteriana fijadora de nitrógeno en las plantas».
Detalles de la publicación
Lijin Qiao et al., La formina localizada en nanodominios regula la entrada de microorganismos simbióticos en leguminosas y solanáceas, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adx8542
