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Entrega de hierro mediada por nicotianamina para la fijación de nitrógeno

El empleo masivo de fertilizantes nitrogenados en agricultura es responsable de alimentar en torno a la mitad de la población global. Sin embargo, son una importante fuente de gases de efecto invernadero, uno de los principales costes para el agricultor (imposibles de asumir en países en vías de desarrollo), y contribuyen a la eutrofización de aguas. La fijación simbiótica de nitrógeno (FSN) llevada a cabo por la interacción rizobio-leguminosa es una de las principales alternativas al uso de estos fertilizantes, en una vuelta a prácticas más sostenibles de rotación de cultivos con leguminosas. Este proceso requiere de un aporte importante de metales de transición (hierro, cobre, zinc, ….) que funcionan como cofactor de muchas de las principales enzimas que participan en la FSN. Dada la prevalente baja biodisponibilidad de estos metales en muchas zonas agrícolas del mundo, el aporte real de la rotación con leguminosas en la fertilización nitrogenada de los suelos va a depender de asegurar un aporte continuado de metales de transición esenciales. Para poder mejorar estos aspectos, es necesario identificar y manipular las moléculas que median la entrega de estos nutrientes metálicos.

El grupo “Homeostasis de metales en la interacción planta-microorganismo” del CBGP, en colaboración con otros investigadores de España (ICA y EEAD), EE.UU (Noble Research Institute y WPI), y Francia (CNRS y ESRF), ha mostrado que una nicotianamina sintasa (NAS) es esencial para un correcto funcionamiento de los nódulos de la leguminosa modelo Medicago truncatula. Las proteínas NAS sintetizan el aminoácido no proteinogénico nicotianamina, esencial en el transporte a larga distancia de hierro, cobre, o zinc. Aquí se muestra por primera vez cómo un gen NAS participa en la fijación simbiótica de nitrógeno proporcionando el hierro necesario para el proceso. Esto queda evidenciado por la alteración en la distribución de este nutriente observada en los mutantes mediantes estudios de fluorescencia de rayos X en sincrotrón. Además, estas observaciones indican un papel importante de la nicotianamina en el tráfico intracelular de hierro.

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Publicación Original:

Escudero, V., Abreu, I., del Sastre, E., Tejada-Jiménez, M., Larue, C., Novoa-Aponte, L., Castillo-González, J., Wen, J., Mysore, K.S., Abadía, J., Argüello, J.M., Castillo-Michel, H., Álvarez-Fernández, A., Imperial, J., González-Guerrero, M. 2020. Nicotianamine Synthase 2 Is Required for Symbiotic Nitrogen Fixation in Medicago truncatula Nodules. Frontiers in Plant Science 10, 1780. DOI: 10.3389/fpls.2019.01780

 

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