Nueva estrategia para la ingeniería de simbiosis de nódulos radiculares en cultivos importantes para sistemas agroalimentarios más sostenibles
HvRLK4 y HvRLK10 pueden activar la vía simbiótica en Medicago. (A) Imágenes representativas de campo claro y fluorescencia YFP (control de transformación) de raíces de Medicago que expresan RLK4-2xLaG16 y RLK10-GFP representadas a la derecha. Barra de escala = 1 mm. (B) Número de nódulos formados en plantas que expresan las construcciones indicadas en ausencia de rizobios. Los nódulos se contaron nueve semanas después de la transformación de la raíz del cabello. Los círculos representan plantas individuales. Los números debajo de los diagramas de caja especifican el número de plantas nodulares del número total de plantas. Las letras minúsculas indican diferencias significativas entre muestras[análisisdevarianza(Kruskal-Wallis)yanálisispost-hoc(pruebadeDunn)pScience(2023).DOI:10.1126/science.ade9204
Las leguminosas no dependen del nitrógeno suministrado externamente porque pueden formar una simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno llamadas rizobios. Las plantas reconocen las bacterias fijadoras de nitrógeno y les permiten colonizar órganos especialmente formados llamados nódulos. Se sabe desde hace muchos años que existen dos receptores del factor Nod, NFR1 y NFR5, encargados de reconocer las moléculas de señalización secretadas por los rizobios. Pero hasta ahora se desconocía cómo los receptores trabajan juntos en los complejos de señalización.
«Es difícil identificar complejos de señalización activa en células vivas, por lo que tuvimos que desarrollar un nuevo enfoque. Hemos estado trabajando con nanocuerpos, pequeños anticuerpos de un solo dominio derivados de llamas, durante mucho tiempo para otros fines. Así que nos preguntamos si podríamos usar nanocuerpos para estudiar la señalización del receptor», explica Kasper Røjkjær Andersen.
Los investigadores de la sección de Biología Molecular de Plantas desarrollaron un enfoque en el que acoplaron un proteína verde fluorescente (GFP) a uno de los receptores y un nanocuerpo que une GFP al otro receptor. De esta forma, los dos receptores se colocaron muy cerca en la planta viva.
“Para nuestra sorpresa, solo juntar los receptores mediante la unión de nanocuerpos fue suficiente para comenzar la formación de nódulos. También probamos otros receptores, pero no sucedió nada, lo que nos mostró que NFR1 y NFR5 deben estar formando un complejo para iniciar la señalización simbiótica ”, explica Henriette Rübsam.
A largo plazo, los investigadores quieren crear una simbiosis de nódulos radiculares en los cereales para disminuir el uso de nitrógeno fertilizantes, que tienen una gran cantidad de COdos y permitir que los pequeños agricultores con acceso limitado a fertilizantes comerciales obtengan ingresos estables.
“Tuvimos la idea bastante loca de que los receptores de cebada existentes podrían iniciar la formación de nódulos en las legumbres”, explica Simona Radutoiu.
Christina Krönauer elabora: «Probamos la capacidad de señalización de los receptores de cebada al juntarlos usando nanocuerpos y pudimos demostrar que la asociación de los dos receptores RLK4 y RLK10 conducen a la formación de nódulos de loto. Esto fue completamente inesperado y muy prometedor porque podría ser un gran paso en el camino hacia la ingeniería. plantas de cultivo entrar en simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno.»
El artículo se publica en la revista Ciencia.
Los investigadores ahora están ansiosos por aplicar la nueva técnica para estudiar otros sistemas receptores importantes. Están especialmente entusiasmados por explorar y desarrollar las perspectivas de la ingeniería de cereales fijadores de nitrógeno para un sistema agroalimentario más sostenible.
Mas informaciones:
Henriette Rübsam et al, La señalización orientada a nanocuerpos revela el complejo del receptor central en la simbiosis del nódulo de la raíz, Ciencia (2023). DOI: 10.1126/ciencia.ade9204
Proporcionado por
universidad de aarhus
Cotizar: New Strategy for Symbiosis Engineering of Root Nodules in Important Crops for More Sustainable Agri-Food Systems (25 de enero de 2023) Obtenido el 25 de enero de 2023 de https://phys.org/news/2023-01 -strategy-root-nodule -simbiosis -importante.html
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