Continuando con nuestro tema de Acción de Gracias, así es como las plantas cosechan algunos nutrientes para su propia cena. Gracias al Max Planck Institute for Plant Breeding Research por su trabajo en este artículo.
En la naturaleza, las plantas sanas están inundadas de bacterias y otros microbios, en su mayoría derivados del suelo en el que crecen. Esta comunidad de microbios, la microbiota vegetal , es esencial para el crecimiento óptimo de las plantas y protege a las plantas de los efectos nocivos de los microorganismos e insectos patógenos. También se cree que la microbiota de la raíz de la planta mejora el rendimiento de la planta cuando los niveles de nutrientes son bajos, pero los ejemplos concretos de tales interacciones beneficiosas siguen siendo escasos.
El hierro es uno de los micronutrientes más importantes para el crecimiento y la productividad de las plantas. Aunque abunda en la mayoría de los suelos, la escasa disponibilidad de hierro a menudo limita el crecimiento de las plantas, ya que se encuentra en formas que las plantas no pueden absorber. Por lo tanto, los rendimientos adecuados de los cultivos a menudo requieren el uso de fertilizantes químicos, que pueden ser perjudiciales para el medio ambiente si se aplican en exceso. Ahora, los investigadores de MPIPZ dirigidos por Paul Schulze-Lefert han descubierto una estrategia novedosa empleada por las plantas para superar este problema:liberan sustancias de sus raíces que dirigen a las bacterias asociadas a las plantas para movilizar el hierro del suelo para que las plantas puedan fácilmente tómalo.
Cuando se enfrentan al hierro en formas no disponibles, las plantas montan una respuesta compensatoria para evitar la deficiencia de hierro. Esta respuesta de inanición implica una amplia reprogramación de la expresión génica y la producción y secreción de cumarinas, compuestos aromáticos que se descargan de las raíces de las plantas y que, por sí mismos, pueden mejorar la solubilidad del hierro. Curiosamente, recientemente se demostró que las cumarinas son una fuerza selectiva que da forma a la composición de las comunidades bacterianas asociadas a las plantas. Ahora, surge que algunas cumarinas también actúan como un "SOS ” señal que incita a la microbiota de la raíz a apoyar la nutrición de hierro de las plantas.
Para evaluar primero la contribución de la microbiota de la raíz al rendimiento de la planta limitante de hierro, Christopher Harbort y sus colegas utilizaron un sistema controlado que les permitió regular la disponibilidad de hierro, así como la presencia de bacterias asociadas a la raíz. Utilizando el modelo de laboratorio thale cress, compararon plantas que carecían por completo de bacterias y otras con una comunidad sintética añadida (SynCom) de comensales bacterianos que refleja la diversidad bacteriana de la raíz observada en la naturaleza. Los autores descubrieron que la adición de este SynCom bacteriano mejoró considerablemente el rendimiento de las plantas cultivadas con hierro no disponible, pero no las cultivadas con hierro fácilmente disponible. El cultivo de plantas en asociación con cepas bacterianas individuales les permitió determinar que esta capacidad de rescate de hierro está muy extendida entre las bacterias de diferentes linajes bacterianos de la microbiota de la raíz. Cuando los investigadores realizaron los mismos experimentos con plantas con capacidad limitada para producir o secretar cumarinas, la comunidad de bacterias no proporcionó beneficios. Por lo tanto, podrían demostrar que las cumarinas secretadas por plantas son responsables de obtener la asistencia nutricional de los comensales bacterianos bajo limitación de hierro.
Los hallazgos de los autores sugieren fuertemente que la microbiota de la raíz es una parte integral de cómo las plantas se adaptan al crecimiento en suelos con limitaciones de hierro. Además, al identificar la señal de ayuda de la planta al microbio, esta investigación nos acerca un paso más al aprovechamiento de las bacterias presentes de forma natural en el suelo como sustituto de los fertilizantes sintéticos. Mejorar la nutrición de hierro de las plantas no solo podría mejorar los rendimientos agrícolas, sino también aumentar el contenido de nutrientes de los cultivos de alimentos básicos, una estrategia potencial para abordar la deficiencia de hierro en los seres humanos también.
Para leer más: Las cumarinas secretadas por las raíces y la microbiota interactúan para mejorar la nutrición de hierro en Arabidopsis
Harbort, C. J., Hashimoto, M., Inoue, H., Niu, Y., Guan, R., Rombolà, A. D., Kopriva, S., Voges, M. J. E. E. E., Sattely, E. S., Garrido-Oter, R ., Schulze-Lefert, P .
