14 de Noviembre de 2011.
No sólo el aceite mineral y el gas de petróleo, también el fósforo es un recurso escaso. De acuerdo a respetados científicos que se reunieron para una conferencia en Cambridge en agosto, nos enfrentaremos a importantes problemas relacionados con la deficiencia de fósforo en tan sólo 20 años. El fósforo, este mineral importante y esencial, es parte de nuestro ADN y, por tanto, insustituible,. Muchos suelos ya están agotados en fósforo en la actualidad. Las plantas que crecen en estos suelos sólo son capaces de tomar el fósforo suficiente al vivir en simbiosis con hongos micorrícicos arbusculares (hongos MA). La simbiosis con micorriza arbuscular ( simbiosis MA) se puede encontrar en casi todas las plantas vasculares y hay indicios claros de que las plantas tienen un programa especial de genética para ello.
El objetivo de Franziska Krajinski y su grupo de "Interacciones planta-Microorganismo" del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas es entender qué genes están implicados en la La simbiosis MA. Esta simbiosis es un proceso no sincrónico, lo que significa que las diferentes células de la raíz pueden mostrar las diferentes fases de la interacción simbiótica con el hongo. Por esta razón, los científicos trataron de analizar las células individuales a diferencia de las raíces enteras. Se las arreglaron para extirpar las células de la raíz individual con la ayuda de microdisección de captura por láser y descifrar la actividad del gen específico de estas células.
Cuando los científicos están analizando la composición molecular de las células vegetales por lo general se supone que las diferentes células del mismo tejido son iguales. En muchos casos, esta suposición es cierta. La mayoría de las células de las hojas, tallos o raíces muestran niveles similares de expresión génica y de actividad metabólica. Se vuelve más complicado cuando las plantas sufren una simbiosis, porque las interacciones con la pareja simbiótica pueden alterar el metabolismo de la célula. E incluso las células adyacentes a las células colonizadas que aún no han entrado en contacto directo con el hongo pueden mostrar los cambios drásticos en sus niveles de expresión génica.
La simbiosis de plantas más frecuente es entre las células de raíces y hongos micorrícicos arbusculares, llamados hongos MA. Los hongos MA aseguran que las plantas pueden crecer en suelos pobres en nutrientes , desapercibidos por la mayoría de la gente. Estos hongos filamentosos que rebasan al de sus células, llamados hifas, ahora en el suelo y son por lo tanto capaces de asumir más nutrientes de lo que las plantas pueden absorber con sus raíces. El hongo toma principalmente fosfato, pero los iones de nitrato y posiblemente también metales como el cobre, el zinc y el hierro y los da a gusto a la planta. A cambio, es recompensado con los azúcares que las plantas producen a través de la fotosíntesis.
Curiosamente, el hongo y la célula vegetal realmente nunca se fusionan, sino que son constantemente separadas por membranas, los límites exteriores de las células. Para permitir que el azúcar relativamente grande y las moléculas de fosfato a pasen a través de estas membranas, las células vegetales insertar grandes complejos de proteínas que se asemejan a los túneles a través del cual las moléculas pueden viajar libremente a partir de una célula a otra. Esto ya era conocido, y no fue sorprendente que los científicos que trabajan con Franziska Krajinski encontraran genes que codifiquen para este transporte de proteínas , para ser altamente expresado en células que ya están colonizadas por el hongo. Un descubrimiento más sorprendente fue, sin embargo, que incluso las células que se encuentran en las cercanías de las células colonizadas parecían estar ya reprogramadas. Más de 800 genes mostraron una mayor actividad exclusivamente en estas células. "La tasa de transcripción mayor de genes que son responsables del transporte de proteínas, el metabolismo del ácido lipídico y la regulación de genes no parece ser el resultado de la colonización por el hongo", explica Nicole Gaude, primer autor del estudio. "Es más probable que las células se están preparando para una inminente colonización por el hongo".
Estos resultados muy precisos y concretos se han obtenido con la ayuda de la microdisección de captura por láser. En este método, un rayo láser se utiliza para extirpar las células individuales de un tejido. Por lo menos 5000 células fueron cortadas por Gaude y su equipo, un trabajo manual lleva mucho tiempo y aún Sísifo habría estado orgulloso. Pero el tiempo y el esfuerzo valio la pena. "Ahora sabemos que los genes se activan incluso antes de que la simbiosis este físicamente establecida", explica Gaude.
La comprensión del programa simbiótico de las plantas podría permitir el uso de los hongos MA en la agricultura y reducir la aplicación de fertilizantes caros, y artificiales en el futuro.
Fuente: Max-Planck-Gesellschaft.
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