Genómica de poblaciones de la simbiosis entre leguminosas y Rhizobium leguminosarum


Las bacterias de suelo conocidas colectivamente como rizobios establecen simbiosis fijadoras de nitrógeno con diferentes leguminosas. Esta simbiosis, que se asienta en órganos específicos, los nódulos radiculares, permite a las leguminosas independizarse del aporte externo de fertilizantes nitrogenados, y es el resultado de una evolución conjunta y continuada de los dos simbiontes. Como resultado, la simbiosis exhibe una gran especificidad, de manera que sólo determinados tipos de rizobios pueden nodular a determinadas leguminosas. La bacteria Rhizobium leguminosarum bv. viciae puede establecer simbiosis fijadoras de nitrógeno indistintamente con guisante, veza, haba, o lenteja, de tal forma que cualquier rizobio aislado de una de dichas plantas puede nodular eficientemente a cualquiera de las otras. No obstante, durante años se ha sospechado que la planta es capaz de seleccionar algunos genotipos de Rhizobium de entre los que se encuentran en el suelo, y que diferentes plantas seleccionan diferentes genotipos aunque limitaciones técnicas han impedido estudiarlo a nivel global. En este trabajo se aborda dicho problema mediante técnicas de secuenciación genómica de nueva generación aplicadas por primera vez a poblaciones bacterianas. La metodología empleada permite la secuenciación masiva de grupos de aislamientos (Pool-Seq), el reclutamiento de dichas secuencias por un genoma de referencia, y el análisis de la abundancia y diversidad de todos y cada uno de los genes del genoma de referencia en la población estudiada. El estudio comparativo de las secuencias de grupos de cien aislamientos de guisante, veza, haba y lenteja ha permitido demostrar que, en efecto, las diferentes plantas seleccionan subpoblaciones específicas de Rhizobium a partir del suelo. Estas poblaciones no difieren significativamente en genes relacionados con funciones comunes, como los genes de rRNA u otros, pero sí en genes relacionados con la simbiosis, como los genes nod, nif y fix, lo que pone de manifiesto por primera vez que, por debajo de la especificidad todo / nada entre los rizobios y sus huéspedes, existen sistemas de ajuste fino de selección del microsimbionte destinados a optimizar la eficiencia de la simbiosis.



Publicación Original:

Jorrin, B; Imperial, J. 2015. "Population genomics analysis of legume host preference for specific rhizobial genotypes in the Rhizobium leguminosarum bv. viciae symbioses". Molecular Plant-Microbe Interactions. DOI: 10.1094/MPMI-09-14-0296-FI".

 

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