Investigadores argentinos descubrieron que la activación del fotorreceptor de un microorganismo del suelo fijador de nitrógeno beneficia al desarrollo de las arvejas. El hallazgo podría abrir el camino para aplicaciones en la agricultura.
(13/08/12 – Agencia CyTA-Instituto Leloir)-. Un trabajo encabezado por investigadores argentinos del CONICET describe por primera vez cómo la luz regula diversos comportamientos de una bacteria del suelo –Rhizobium leguminosarum- que beneficia al desarrollo y crecimiento de la planta de arveja Pisum sativum. Esta bacteria está emparentada con bacterias beneficiosas y simbiontes de otras plantas leguminosas, también de gran importancia agronómica y ecológica.
Esta bacteria es capaz de fijar nitrógeno atmosférico y establecer relaciones simbióticas con plantas de arveja. “La bacteria induce la formación de nódulos en raíces de las plantas donde se establece y comienza a fijar nitrógeno produciendo compuestos nitrogenados que benefician al desarrollo de la planta. A su vez ésta le otorga a la bacteria un nicho para establecerse y carbohidratos como nutrientes. Este proceso requiere de un diálogo molecular entre las raíces de la planta y esos microorganismos”, afirmaron los autores del estudio realizado en colaboración entre los laboratorios de los doctores Fernando Goldbaum y Ángeles Zorreguieta de la Fundación Instituto Leloir (FIL).
Los investigadores identificaron que la bacteria Rhizobium leguminosarum posee un fotorreceptor tipo LOV-HK activo que está implicado en la formación de los nódulos, estructuras especializadas presentes en las raíces de la planta donde se establecen estas bacterias. “Cuando evaluamos el efecto que produce la luz en la bacteria sobre su nodulación en la planta de las arvejas encontramos que la iluminación, o no, de las bacterias previo al encuentro con la planta afecta positivamente tanto a la formación de los nódulos de la planta como en la cantidad de bacterias dentro de los mismos. Las bacterias crecidas en oscuridad inducen una cantidad menor de nódulos por planta y menos cantidad de bacterias por nódulo. Se puedo determinar que estos procesos están regulados por el fotorreceptor LOV-HK. Generando en el laboratorio bacterias mutantes para ese sensor se observó que estas no pueden inducir bien la formación de nódulos en las plantas ni establecerse de forma eficiente dentro de los mismos.”, explicaron.
Este estudio apunta al rol de la luz como factor ambiental que modifica las relaciones entre microorganismos y las plantas. “Este trabajo ofrece una oportunidad para estudiar los factores ambientales y los mecanismo moleculares involucrados. Conociéndolos podrían ser manipulados a fin de incrementar la eficiencia de la nodulación de las bacterias, dándole lugar a una potencial aplicación en la agricultura. De esta manera se podría disminuir el uso de fertilizantes en los cultivos, disminuyendo el impacto en el medio ambiente y aumentar los rendimientos de los cultivos”, concluyen los científicos. Y agregan: “En el futuro sería interesante determinar la presencia y función de estos fotorreceptores en otras bacterias simbiontes de diferentes plantaciones y en distintos ambientes de la Argentina.”
En el estudio -recientemente publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences– participaron los doctores Hernán Bonomi, Mariela Carrica y Gastón Paris del laboratorio del doctor Goldbaum y la doctora Diana Posadas del laboratorio de la doctora Zorreguieta, ambos ubicados en la Fundación Instituto Leloir-IIBA-CONICET. También colaboraron los doctores Marcus Frederickson y Roberto Bogomolni de la Universidad de California en Santa Cruz, de los Estados Unidos, y la doctora Lía Pietrasanta de la Universidad de Buenos Aires.
La doctora Ángeles Zorreguieta (izq.), Mariela del Carmen Carrica, Hernán Bonomi, Gastón Paris y el doctor Fernando Goldbaum, autores del estudio.
Créditos: Agencia CyTA
Imagen obtenida por microscopia electrónica de bacterias de Rhizobium leguminosarum.
La primera foto es de las plantas, la de la izquierda fue inoculada con bacterias cultivadas en luz y la de la derecha con bacterias cultivadas en oscuridad.
Créditos: Diana M. Posadas y Hernán R. Bonomi.