Los biólogos moleculares de la Universidad de Massachusetts Amherst que estudian las bacterias fijadoras de nitrógeno en las plantas han descubierto un péptido de "agente doble" en una alfalfa que puede ser prometedor para mejorar el rendimiento de los cultivos sin aumentar el uso de fertilizantes.
en la edición en línea temprana actual de Actas de la Academia Nacional de Ciencias , autor principal e investigador postdoctoral Minsoo Kim, ex estudiante de pregrado Chris Waters, y el profesor Dong Wang del departamento de bioquímica y biología molecular de UMass Amherst, con colegas de la Fundación Noble en Oklahoma, informan que la alfalfa parece utilizar un proceso avanzado para ponerbacterias fijadoras de nitrógeno, rizobios, para que trabajen de manera más efectiva después de ser reclutados del suelo para fijar nitrógeno en nódulos especiales en las raíces de las plantas.
Como explican Wang y Kim, las legumbres atraen las bacterias fijadoras de nitrógeno a sus raíces desde el suelo circundante. Una vez dentro de la planta huésped, los rizobios forman nódulos en sus raíces y la planta comienza a transformar las bacterias en su estado fijadora de nitrógeno.Regreso por tomar prestadas las enzimas esenciales de los rizobios que convierten el nitrógeno en amoníaco útil, la planta le da a las bacterias carbono fijo, producto de la fotosíntesis.
En la alfalfa, esta transformación de bacterias se llama diferenciación, que Wang compara con la domesticación, porque hace que las bacterias dependan del huésped de su planta. "Ya no son silvestres y no pueden vivir fuera de la planta", dice. "IPiense en ello como algo similar a la domesticación de animales por parte de los humanos ". Añade:" Las bacterias que ya no pueden proliferar como individuos de vida libre son un poco como esclavos en ese momento, viviendo para servir a la planta ".
A nivel molecular, los péptidos vegetales que se encuentran exclusivamente en el nódulo, conocidos como péptidos NCR, actúan sobre las bacterias en el proceso de diferenciación. Al estudiar estos procesos de diferenciación en un trébol de alfalfa, Medicago truncatula, los investigadores descubrieron que uno de estosLos péptidos, DNF4, también conocido como NCR211, pueden actuar como una especie de agente doble, dice Wang. DNF4 es compatible con las bacterias fijadoras de nitrógeno cuando están dentro de la planta, pero sus acciones pueden matar las bacterias de vida libre en el exterior.
"A primera vista, puede parecer desconcertante que DNF4 / NCR211 respalde la supervivencia de las bacterias diferenciadoras en las plantas al tiempo que bloquea las bacterias de vida libre para que formen colonias en el cultivo", escribieron Wang y Kim.
Sin embargo, las dos actividades pueden reflejar una acción similar de NCR211 en bacterias en diferentes estados fisiológicos. El doble efecto de DNF4 / NCR211 puede reflejar un mecanismo para asegurar que la rizobia permanezca en un estado adecuadamente diferenciado, dicen los autores.La diferenciación de bacterias ha evolucionado en múltiples linajes de leguminosas, lo que indica un posible beneficio para la aptitud de la planta huésped. Además, los nódulos con bacteroides diferenciados devolvieron más beneficios al huésped. Curiosamente, la leguminosa con el mayor valor económico, la soja, no parecehaber desarrollado esta estrategia, abriendo posibles vías para mejorar su rendimiento.
Wang dice: "Todavía no lo hemos resuelto todo", pero descubrir péptidos NCR211 que mantienen la supervivencia bacteriana dentro de las células huésped puede resultar un factor clave en los esfuerzos futuros para mejorar los cultivos de leguminosas sin usar más fertilizante, lo que seríaUn avance importante para la agricultura en los países en desarrollo y la agricultura orgánica en el mundo desarrollado.
"A continuación, queremos descubrir por qué este péptido ayuda a las bacterias dentro de la planta, pero puede matar las bacterias de vida libre fuera de la planta. ¿Por qué una molécula funciona como un agente doble?"
Wang dice que en un estudio complementario que también aparece en PNAS, Price et al. En la Universidad Brigham Young recuperaron una peptidasa bacteriana capaz de degradar los péptidos NCR del huésped ". Esta colección de descubrimientos demuestra la naturaleza evolutiva en el control de la diferenciación bacteriana en el huésped clásico.mutualismo de microbios ", concluyen Wang y Kim.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :