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La expresión diferencial de genes de la planta arroja luz sobre la especificidad de la simbiosis entre diferentes especies de Lupinus y bacterias fijadoras de nitrógeno del género Bradyrhizobium

Es bien conocida la relevancia que el suministro de nitrógeno a los suelos tiene para el crecimiento de todas las plantas y entre ellas de las cosechas de crucial importancia en alimentación. En esta provisión de nitrógeno, la fijación de nitrógeno atmosférico (N2) por las leguminosas (familia Fabaceae), como la soja, las lentejas o la alfalfa, es crítica en ecosistemas naturales y agrícolas. Esta fijación depende del establecimiento de una simbiosis mutualista de la leguminosa con ciertas bacterias del suelo (rizobios) capaces de reducir el N2 a cambio de recibir carbohidratos (energía) en el interior de unas estructuras radiculares especializados (nódulos). La formación del nódulo implica un complejo proceso de intercambio de compuestos y un diálogo molecular entre la planta (el huésped) y la bacteria, proceso cuya fisiología y genética ha sido extensamente estudiado en las tres últimas décadas.

El establecimiento de la simbiosis entre las numerosas especies de leguminosas y cepas de rizobios es altamente específico y la existencia de esta especificidad ampliamente reconocida, pero nuestro conocimiento de sus bases genético-moleculares es escaso. Un buen ejemplo de esta especificidad se ha observado en una especie de altramuz recientemente descrita,
Lupinus mariae- josephae (Lmj), endémico de la región de Valencia. Los altramuces (Lupinus) son de particular interés ecológico y agronómico. Son nodulados por especies de rizobios del género Bradyrhizobium. Una nueva especie que nodula Lmj (B. valentinum) fue descrita en nuestros laboratorios en el CBGP. Estudios de inoculación cruzada revelaron que Lmj no era eficientemente nodulado por Bradyrhizobium capaces de fijar N2 con dos especies próximas de Lupinus (L. albus y L. luteus). Mediante el análisis de transcriptomas de raíces y nódulos de las tres especies de Lupinus cultivadas con cepas compatibles e incompatibles de Bradyrhizobium, el grupo dirigido por A. Aïnouche en OSUR (Observatoire des Sciences de l’Univers de Rennes, France), con la participación de Tomás Ruiz Argüeso (CBGP) y Juan Imperial (CBGP-CSIC), ha permitido identificar múltiples genes canónicos de la simbiosis que están implicados en el control por el huésped y en los mecanismos de la especificidad simbiótica. Estos incluyen genes esenciales en programas de la infección epidérmica y cortical, así cómo genes participantes en los metabolismos de carbono y nitrógeno. El estudio constituye por otra parte la utilización por primera vez de recursos genómicos de la enigmática especie endémica de Lupinus mariae-josephae.

Publicación Original:

Keller, J; Imperial, J; Ruiz-Argüeso, T; Privet, K; Lima, O; Michon-Coudouel, S; Biget, M; Salmon, A; Aïnouche, A; Cabello-Hurtado, F. 2017. "RNA sequencing and analysis of three Lupinus nodulomes provide new insights into specific host-symbiont relationships with compatible and incompatible Bradyrhizobium strains". Plant Science. DOI: 10.1016/j.plantsci.2017.10.015".

 

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