La intrincada danza de la naturaleza a menudo se desarrolla de maneras misteriosas, ocultas al ojo humano. En el corazón de este enigmático tango se encuentra una asociación vital: la simbiosis entre plantas y un tipo de hongo conocido como hongos micorrízicos arbusculares (MA). Nueva investigación innovadora, publicada recientemente en la revista Cienciaprofundiza en esta asociación y revela conocimientos clave que profundizan nuestra comprensión de las interacciones entre plantas y hongos MA y podrían conducir a avances en la agricultura sostenible.
Los hongos AM viven dentro de las células de las raíces de las plantas, formando una alianza única con sus plantas hospedantes. Esta relación es más que una simple convivencia; Implica un intercambio complejo y crítico de nutrientes esenciales para la supervivencia del hongo y altamente beneficioso para la planta.
Investigadores de la Instituto Boyce Thompson (BTI) han descubierto las funciones de dos proteínas, CKL1 y CKL2, que están activas sólo en las células de la raíz que contienen los hongos AM. Estas dos proteínas pertenecen a una familia más amplia de proteínas conocidas como CKL, cuyas funciones en la planta aún no se comprenden completamente.
“Los parientes más cercanos de la familia CKL son proteínas, llamadas CDK, que controlan el ciclo celular vegetal y están ubicadas en el núcleo de la célula. Sorprendentemente, las proteínas CKL1 y CKL2 han desarrollado un papel diferente al de las CDK: no controlan el ciclo celular. Están atados a las membranas de la célula de la raíz, incluida una membrana que rodea al hongo”, dijo el Dr. Sergey Ivanov, investigador postdoctoral en BTI y primer autor del estudio.
Los científicos descubrieron que estas proteínas CKL son fundamentales para la supervivencia de los hongos dentro de las raíces de las plantas. Desempeñan un papel fundamental en el control del flujo de lípidos (grasas) de la planta a los hongos, un proceso esencial para la nutrición de los hongos. Sin estas proteínas, los genes clave que gestionan esta transferencia de lípidos no se activan, lo que mata de hambre a los hongos.
La investigación también descubrió una compleja red de interacciones que involucran a varias proteínas receptoras quinasas. Una de estas quinasas es conocida por su papel al permitir que el hongo AM penetre en la capa externa de la raíz. Los investigadores descubrieron que esta misma quinasa adopta una nueva función más profunda dentro de la raíz, donde se asocia con las proteínas CKL, potencialmente para iniciar el flujo de lípidos hacia el hongo.
Sorprendentemente, si bien las proteínas CKL son vitales para controlar el flujo de lípidos, no gestionan toda la vía simbiótica de los lípidos. En cambio, controlan los genes responsables del inicio y el final de esta vía. Mientras tanto, una proteína clave que opera en medio de esta vía, RAM2, es activada por un regulador diferente, RAM1. Para que se produzca una producción de lípidos a gran escala, tanto la vía CKL como la RAM1 deben estar activas.
“Los lípidos son costosos para la planta, por lo que los mecanismos reguladores duales pueden garantizar que el aprovisionamiento de lípidos esté estrictamente controlado, tal vez una salvaguardia contra la explotación por hongos patógenos”, dijo el Dr. María Harrisonprofesor de BTI y autor principal del estudio.
Harrison continuó: “En un contexto agrícola, aprovechar esta simbiosis natural podría conducir a cultivos que sean más eficientes en la absorción de nutrientes y más resistentes a los factores estresantes ambientales”.
Este estudio no solo profundiza nuestra comprensión de la dinámica molecular detrás de la simbiosis entre plantas y hongos MA, sino que también resalta las conexiones intrincadas y a menudo invisibles que sustentan la vida en nuestro planeta. Es un recordatorio de la increíble complejidad e interdependencia que se encuentran en la naturaleza, gran parte de ella escondida justo debajo de nuestros pies.
La financiación para esta investigación fue proporcionada por el Programa de Investigación del Genoma Vegetal de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.
Acerca del Instituto Boyce Thompson
Fundado en 1924, el Instituto Boyce Thompson (BTI) es una importante institución de investigación en biología vegetal y ciencias biológicas ubicada en Ithaca, Nueva York. Los científicos de BTI llevan a cabo investigaciones fundamentales con el objetivo de aumentar la seguridad alimentaria, mejorar la sostenibilidad ambiental y realizar descubrimientos básicos que mejorarán la salud humana. A lo largo de este trabajo, BTI se compromete a inspirar y educar a los estudiantes y brindar capacitación avanzada para la próxima generación de científicos. BTI es un instituto de investigación independiente sin fines de lucro afiliado a la Universidad de Cornell. Para mayor información por favor visite BTIscience.org.
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