El suelo está lleno de microbios. Las células fronterizas especializadas en la superficie externa de las raíces de las plantas luchan contra estos microbios a medida que las raíces penetran en el suelo en busca de agua y nutrientes. Un estudio publicado el 23 de junio en PLOS Patógenos revela cómo los patógenos de las plantas luchan contra el atrapamiento por las secreciones celulares pegajosas del borde de la raíz.
R. solanacearum es una bacteria transmitida por el suelo que causa la enfermedad destructiva del marchitamiento en una amplia gama de plantas, incluidos los cultivos económicamente importantes como la papa, el tomate y el plátano. R. solanacearum vive en el suelo, huele las raíces, ingresa a través de heridas o aberturas naturales, luego se multiplica y se extiende, obstruyendo eventualmente el sistema de transporte de agua y haciendo que la planta se marchite y muera.
Caitilyn Allen, de la Universidad de Wisconsin en Madison, EE. UU., Y sus colegas, usaron el guisante, un sistema modelo para estudios de células del borde de la raíz, y tomate, un huésped natural económicamente importante, para estudiar las interacciones entre las células del borde y el de R. solanacearum patógeno
Al contactar con R. solanacearum , encontraron los investigadores, las células del borde de la raíz del guisante y el tomate responden liberando ADN, formando trampas pegajosas que enredan a las bacterias. Los investigadores observaron que alrededor del 25% de las bacterias enredadas fueron eliminadas en las trampas. La actividad antibacterianadependía tanto de la presencia de ADN extracelular como de la histona H4, una proteína asociada al ADN presente en las células vegetales y animales.
Cuando los investigadores expusieron las raíces de guisantes a varios tipos de bacterias inofensivas, no se secretó ADN, lo que sugiere que la reacción es una defensa específica contra los atacantes dañinos.
En la búsqueda para identificar las señales específicas de patógenos que desencadenan la respuesta de trampa extracelular en la raíz, los investigadores estudiaron cepas de R. solanacearum con mutaciones en varios genes que codifican señales candidatas. Dos de las cepas que tenían mutaciones en genes que forman la cola de la bacteria en forma de hélice no lograron la formación de trampa, lo que sugiere que esta estructura, el llamado flagelo, esreconocido por el anfitrión como una señal de peligro.
El genoma de R. solanacearum contiene dos genes nucA y nucB que codifican las llamadas endonucleasas, tijeras moleculares que pueden cortar en moléculas de ADN y cortarlas. Ambas endonucleasas contienen señales que hacen que se exporten de la célula bacteriana y se liberen en elpara crear si estas endonucleasas pueden destruir las trampas establecidas por las raíces de las plantas, crearon los investigadores R. solanacearum mutantes que carecían de uno o ambos genes nuc.
Encontraron que si bien no es mutante R. solanacearum las bacterias escaparon rápidamente de las trampas de células del borde de la raíz del guisante, las bacterias mutantes que carecían de ambas nucleasas permanecieron inmovilizadas. Las bacterias mutantes también se vieron comprometidas en su capacidad de invadir las raíces de los tomates, su huésped natural. Adición de nucleasas purificadas NucA, NucB, o no-bacteriana llamada DNasa I resultó en un escape bacteriano de las trampas. Juntos, estos resultados demuestran que los patógenos de las plantas usan nucleasas para escapar de las trampas de ADN extracelular generadas por las células del borde de la raíz del huésped.
"Hasta donde sabemos", dicen los investigadores, "este es el primer informe de que la ADNasa contribuye a la patogénesis de las plantas". Discuten esto en el contexto de la evolución aparentemente independiente de defensas similares basadas en ADN en animales y plantas:Las células del borde de la raíz de las plantas y los macrófagos animales despliegan trampas extracelulares que contienen ADN y matan a los patógenos. En respuesta, los patógenos usan enzimas secretadas que destruyen el ADN.
Comprender las interacciones huésped-patógeno en la raíz de la planta podría ayudar en el mejoramiento o la ingeniería de variantes de plantas resistentes a enfermedades.
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Materiales proporcionados por PLOS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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