Un conjunto de herramientas bacterianas para colonizar las plantas
Mediante un novedoso enfoque experimental, investigadores del Max Planck han descubierto un conjunto básico de genes que las bacterias comensales necesitan para colonizar sus huéspedes vegetales
Las plantas están colonizadas por una enorme variedad de microorganismos, como bacterias, arqueas y hongos, que forman comunidades complejas, o microbiomas, en sus raíces y órganos. Aunque invisibles a simple vista, no hay que subestimar la importancia de estos diminutos habitantes. Desempeñan un papel crucial en la nutrición de las plantas, influyen en su salud, refuerzan su tolerancia a factores de estrés como la sequía y ayudan a defenderse de los patógenos. Así pues, aprovechar el poder de estos conjuntos microbianos podría contribuir a una agricultura más sostenible y menos dependiente de fertilizantes y pesticidas.
Bacteria Rhodanobacter, aquí etiquetada en verde, colonizando la raíz de una planta de thale cress.
Jana Ordon
Entender cómo colonizan los microorganismos a sus huéspedes es un requisito previo para diseñar y aplicar microbiomas con funciones beneficiosas y, con este fin, los científicos suelen estudiar cómo interactúan los microorganismos individuales con las plantas. Sin embargo, los investigadores aún no comprenden bien cómo múltiples microbios colonizan e interactúan concomitantemente con las plantas para establecer con éxito relaciones huésped-comensal más complejas. Esto es frustrante, ya que la información sobre cómo interactúa un microbio con su planta huésped puede no ser representativa de la compleja realidad observada en el contexto de una comunidad microbiana. El reto ha sido esencialmente técnico: cómo caracterizar con precisión el comportamiento de cepas individuales en un pajar de microbios y de la propia planta.
Para abordar el problema, Nathan Vannier y Stéphane Hacquard, el primer autor, exploraron el establecimiento de microbios individuales en las raíces de las plantas en comunidades complejas, empezando con plantas de berro sin microbios. Posteriormente, reintrodujeron una comunidad definida de microbios, representativa de la diversidad observada en las raíces de las plantas en estado silvestre, para investigar cómo colonizan estos microbios a su huésped. Conocer la identidad de estas bacterias y disponer de secuencias de referencia para su material genético les permitió entonces caracterizar qué genes microbianos se activaban o reprimían durante la colonización de las plantas. Este análisis les permitió identificar numerosos genes altamente expresados en muchas bacterias diferentes de las raíces y seleccionar genes candidatos potencialmente implicados en la colonización del huésped. Uno de ellos regula la virulencia bacteriana y las respuestas al estrés; otro está implicado en el transporte de polímeros transmembrana y un conjunto de genes que funciona conjuntamente actúa como sensor de fosfato. La mutación de cualquiera de estos tres genes en las bacterias dificultaba su capacidad para colonizar las raíces, sin afectar a su crecimiento en medios de cultivo. Así, el planteamiento de los autores les permitió identificar un conjunto básico de genes que muchas bacterias necesitan para persistir en las raíces de las plantas.
La estrategia empleada por Hacquard y su equipo les permitió comprender la organización estructural y funcional de las complejas comunidades microbianas que colonizan las raíces de las plantas. Los genes identificados pueden ser ampliamente utilizados por bacterias muy diversas para colonizar y persistir en sus huéspedes.
"Nuestros resultados podrían allanar el camino a la ingeniería de bacterias beneficiosas capaces de colonizar eficazmente nichos del huésped y promover su salud. Esto tiene implicaciones no sólo para la agricultura sostenible, sino también para los avances en la ciencia médica", subraya Stéphane Hacquard.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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