Durante cientos de millones de años, las plantas y los hongos han formado relaciones simbióticas para comercializar nutrientes cruciales, como fosfato y ácidos grasos. Esta relación es extremadamente importante para el crecimiento y la supervivencia de ambos organismos, y para resolver el misterio de cómo se transfierenlas moléculas entre sí podrían eventualmente ayudar a reducir el uso de fertilizantes en la agricultura.
Ahora, los investigadores del Instituto Boyce Thompson BTI han descubierto redes estructurales de túbulos en la interfaz planta-hongo que podrían arrojar luz sobre los mecanismos de esta asociación natural. Los detalles del estudio fueron publicados en Plantas naturales el 8 de febrero
Se estima que el 80% de las familias de plantas vasculares forman simbiosis con un tipo de hongos del suelo llamados hongos micorrízicos arbusculares. Los hongos penetran en las células más externas de las raíces de una planta y crecen estructuras intrincadas en forma de rama llamadas arbuscules. Cada célula de la planta huésped entonces crece unmembrana que envuelve un arbuscule, y el intercambio de nutrientes se lleva a cabo dentro del espacio entre la membrana de la planta y la pared celular del hongo.
En un intento por comprender la interacción fundamental entre las plantas y los hongos, la miembro de la facultad de BTI Maria Harrison y el científico postdoctoral Sergey Ivanov unieron fuerzas con R. Howard Berg, director de la Instalación de Microscopía Integrada del Centro Donald Danforth. Usaron técnicas avanzadas de microscopía electrónicapara representar arbuscules presentes en las raíces de la leguminosa Medicago truncatula colonizada por el hongo Rhizophagus irregularis y quedaron sorprendidos por los resultados.
"Nuestra comprensión de la base estructural subcelular de la interacción se basa en estudios realizados hace 30-40 años. Muchos de ellos indicaron que el material alrededor del hongo pero dentro de la membrana de la planta sería una matriz amorfa de material de carbohidratos".dijo Harrison, el autor correspondiente del artículo. En cambio, los investigadores encontraron una red de estructuras redondas, tubulares y con forma de mancuerna construidas con membranas lipídicas, casi todas las cuales parecían conectarse de nuevo a la membrana de la célula vegetal.
Los investigadores se sorprendieron aún más al encontrar otra red de túbulos de membrana en el espacio entre la membrana celular fúngica y la pared celular fúngica. "Fue totalmente inesperado ver una proliferación tan extensa de la membrana fúngica, particularmente sabiendo que el hongo se está muriendo de hambrepara los lípidos ", explica Ivanov, autor principal del artículo.
Harrison e Ivanov especulan que las redes están relacionadas con la transferencia de lípidos.
"De alguna manera, los lípidos se liberan de la célula vegetal y se alimentan al hongo, y nos preguntamos cómo se mueven a través de lo que pensamos que era una matriz acuosa entre la membrana celular de la planta y la pared celular del hongo", dice Harrison. "Pero tal vez estoel espacio no es tan acuoso después de todo, y tal vez este ambiente rico en membrana facilita el movimiento de lípidos entre los organismos ".
Dada la proximidad física de las redes de la planta y la membrana fúngica entre sí, la red fúngica podría estar involucrada en la absorción de lípidos para optimizar el proceso. Los investigadores sospechan que la red no está involucrada en la transferencia de fosfato a la planta porque la membranalas redes son más abundantes cerca de las ramas más grandes del arbuscule, mientras que la absorción de fosfato probablemente ocurre cerca de las ramas más pequeñas.
Harrison cree que las tecnologías más nuevas son para agradecer el hallazgo de estas redes de túbulos. "La fijación por congelación a alta presión de las muestras brinda una mejor conservación de la membrana que las técnicas más antiguas. Creo que esa es la razón por la que estas membranas extensas no se habían visto antes", dijo.dice: "Además, la tomografía electrónica en 3D es muy poderosa y nos permite visualizar las redes, que no se veían conectadas en imágenes 2D".
Ivanov trabajó en estrecha colaboración con Berg, que tiene experiencia en criofijación y microscopía electrónica, y Jotham Austin II en la Universidad de Chicago, experto en tomografía. La subvención de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Brindó apoyo financiero para este proyecto.-1353367 y por la Fundación TRIAD.
Otro grupo de investigación dirigido por Uta Paszkowski de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido realizó estudios de imágenes similares en arroz colonizado con R. irregularis , y encontró estructuras similares. Esos resultados se publicaron en el mismo número de Plantas naturales .
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Materiales proporcionado por Instituto Boyce Thompson . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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