Las moléculas de hoja como marcadores para asociaciones de micorrizas

En la naturaleza, la mayoría de las plantas establecen relaciones mutuas con los hongos de la raíz, la llamada micorriza. Los hongos micorrízicos facilitan la absorción de nutrientes de las plantas y los ayudan a prosperar bajo condiciones extremas. Investigadores del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, descubrieron que ciertos metabolitos foliares se pueden utilizar como marcadores de asociaciones micorrízicas. El descubrimiento de marcadores foliares proporciona a los científicos una herramienta fácil de manejar para detectar grandes cantidades de plantas para asociaciones de micorrizas sin tener que destruirlas. Esta nueva herramienta podría contribuir a la cría de variedades de cultivos más eficientes y tolerantes al estrés para la agricultura sostenible.

La relación entre las plantas y los llamados hongos micorrízicos arbusculares se considera uno de los factores más importantes para la evolución de las plantas terrestres. Más del 70 por ciento de las plantas superiores establecen una asociación con estos hongos, que se cree tienen más de 400 millones de años. La asociación mutualista permite a la planta absorber mejor los nutrientes, como el fosfato. Además, la simbiosis hace que las plantas sean más tolerantes a los estreses bióticos y abióticos, como el ataque de insectos, los patógenos y la sequía.

Para los fitomejoradores, los hongos micorrízicos son muy importantes porque los recursos mundiales de fosfato son limitados. Sin embargo, hasta ahora el análisis de la asociación de hongos solo fue posible mediante la excavación de las raíces de las plantas. Esto no solo lleva mucho tiempo; también destruye la planta.

Científicos del Instituto Max Planck de Ecología Química y sus socios han encontrado sustancias que se acumulan en las hojas cuando los hongos micorrízicos arbusculares colonizan con éxito las raíces de las plantas. Se sabe desde hace tiempo que estas sustancias, los llamados derivados del blumenol C, se producen en las raíces exclusivamente después de la colonización con los hongos mutualistas. Sin embargo, hasta ahora, todos los intentos de encontrar un marcador de hoja confiable y específico han fallado.

Para sus estudios, los investigadores analizaron las sustancias foliares con una técnica altamente sensible y las compararon con compuestos foliares de plantas que no habían podido establecer asociaciones fúngicas. “A través de espectrometría de masas específica y altamente sensible, pudimos encontrar cambios específicos de micorrizas también en partes aéreas de las plantas”, Ming Wang, del Instituto Max Planck de Jena, describe los hallazgos inesperados. Otros experimentos confirmaron que los cambios observados están relacionados con la colonización de hongos micorrízicos. “Lo más probable es que los blumenoles se produzcan en las raíces y luego se transporten a otras partes de las plantas”, explica Martin Schäfer.

La mayoría de las interacciones ecológicas son altamente específicas de la especie. Sin embargo, los científicos pudieron mostrar la acumulación de blumenol en los tejidos foliares de otras especies de plantas, incluidas variedades de cultivos y vegetales importantes. La ubicuidad de los marcadores en el brote en las familias de plantas distantes es probable debido a la larga historia común de hongos micorrízicos y plantas, lo que sugiere que estos marcadores juegan un papel importante para las plantas colonizadas con hongos micorrízicos arbusculares.

Independientemente de la función de estas sustancias, el enfoque proporciona una herramienta robusta y fácil de aplicar que tiene el potencial de cambiar fundamentalmente el futuro de la investigación de micorrizas y el mejoramiento de plantas. Ian Baldwin, el jefe del Departamento de Ecología Molecular, resume las nuevas posibilidades: “Nuestro marcador de diagnóstico para la colonización con hongos de micorrizas arbusculares puede ser muy útil para estudiar asociaciones de micorrizas, no solo para programas de cría que dependen de cribados de alto rendimiento, sino también para la investigación básica en preguntas fundamentales sobre la información transferida de planta a planta a través de redes de hongos “. El fosfato es un componente principal de los fertilizantes y, por lo tanto, es indispensable para la agricultura y la producción de alimentos. Sin embargo, los depósitos de fosfato son limitados y a menudo se encuentran en áreas de conflicto. Los expertos ya están hablando de una escasez pendiente de fosfato y, por lo tanto, de fertilizantes que podrían conducir a una crisis alimentaria mundial. El nuevo método de detección podría ayudar a las plantas de cría que son más capaces de negociar relaciones favorables con los hongos micorrízicos a fin de adquirir fosfato de manera más eficiente.

En un paso más, los investigadores quieren dilucidar el papel de la acumulación de blumenol provocada por la colonización por hongos y descubrir si los blumenoles también pueden funcionar como moléculas de señal entre las raíces de las plantas y las hojas. También planean usar el nuevo método para investigar cuestiones fundamentales relacionadas con la comunicación entre diferentes plantas de la misma especie y plantas de diferentes especies en una red fúngica conjunta.

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