Inmunidad subterránea
WIKIMEDIA, ALBERTO SALGUEROScientíficos finalmente están logrando vislumbrar cómo las hormonas de defensa dan forma a la salud de las plantas tanto por encima como por debajo del suelo, gracias a un estudio publicado hoy (16 de julio) en Science . Los resultados muestran cómo una hormona de defensa de Arabidopsis thaliana, el ácido salicílico, que ayuda a proteger la salud de los brotes y las hojas de la planta, también guía el crecimiento de comunidades microbianas dentro y alrededor de sus raíces.
“Este es el primer estudio que realmente relaciona esta fitohormona con el microbioma asociado con la raíz” dijo Xinnian Dong, profesor de biología en la Universidad de Duke que no participó en el trabajo.
Los microbios comensales de la raíz pueden conferir numerosos beneficios a una planta, incluida una mayor tolerancia a los factores estresantes ambientales como el calor, la sequía y la acidez. y ayuda en la adquisición de nutrientes por parte de la planta. Sin embargo, se sabe poco acerca de cómo las plantas pueden influir en sus comunidades microbianas subterráneas, o cómo el sistema inmunológico de una planta…
Para explorar estas interacciones, Sarah Lebeis, de la Universidad de Tennessee, y sus colegas cultivaron cepas mutantes. de A. thaliana que eran deficientes en la biosíntesis o en la detección de señales de diferentes hormonas inmunes defensivas clave, incluido el ácido salicílico, el ácido jasmónico y el etileno. Luego usaron la secuenciación de ADN para perfilar las comunidades bacterianas que se encuentran en y alrededor de las raíces de las plantas mutantes.
Cuando compararon los perfiles bacterianos de mutantes y de tipo salvaje A. thaliana, los investigadores encontraron diferencias significativas en las poblaciones de bacterias de la raíz no solo a nivel de cepa y especie, sino también en órdenes taxonómicos más altos.
En algunos de nuestros mutantes vimos lo que llamamos una pérdida de control. Los microbios que no deberían haber estado allí estaban allí, dijo Lebeis, profesor asistente de microbiología.
Este efecto fue más pronunciado en los mutantes que carecían de la capacidad de producir o responder al ácido salicílico. Descubrimos que el ácido salicílico y la capacidad de producirlo es una de las características fundamentales que las plantas requieren para controlar la comunidad [bacteriana], añadió Lebeis.
En A. thaliana brotes y hojas, la producción de ácido salicílico ayuda a la planta a protegerse de las bacterias patógenas al desencadenar una amplia gama de respuestas inmunitarias, incluido el aumento de la producción de agentes antimicrobianos. Sin embargo, el compuesto parece jugar un papel ligeramente diferente en el sistema radicular, aumentando la abundancia de algunos microbios mientras que disminuye o elimina otros.
Ciertos [microbios] en realidad no pudieron entrar o entrar en el salicílico. raíces deficientes en ácido, dijo el coautor del estudio Jeff Dangl, profesor de biología en la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill. Esto implica que en la planta de tipo salvaje, en realidad se requiere ácido salicílico para reclutar esos microbios.
Es interesante que exista este papel contrastante de la hormona vegetal en el brote y en la raíz, dijo Dong. El tejido de la raíz está constantemente expuesto a los microbios, casi como un intestino al revés. Hay microbios beneficiosos y patógenos, por lo que realmente no desea tener un mecanismo de defensa que inhiba a los microbios beneficiosos.
Lebeis dijo que aún no está claro cómo se produce la biosíntesis del ácido salicílico en A. thaliana parece atraer algunos tipos de bacterias a la raíz mientras bloquea otras, aunque notó que algunos microbios seleccionados pueden usar ácido salicílico como fuente de carbono. Agregó que los resultados no indican si es el ácido salicílico el que realiza esta función frente a una versión modificada o un producto de degradación de la hormona.
James Kremer, estudiante de doctorado que estudia el microbioma vegetal en la Universidad Estatal de Michigan, quien no estaba afiliado a la investigación, advirtió que la identificación de poblaciones bacterianas a través de la secuenciación del ADN no captura la complejidad total de las interacciones planta-microbio. No muestra nada sobre quién está realmente vivo y quién está haciendo cosas, quién está expresando genes, quién está produciendo proteínas, dijo.
Sin embargo, continuó, es un gran avance para el campo el hecho de que fueron capaces de identificar cualquier diferencia [en la población bacteriana] en absoluto.
Una de las principales direcciones futuras en la agricultura sostenible es utilizar todos estos microbios en el suelo, dijo Kremer. En este momento no tenemos idea de cómo diseñar una planta para ayudar a reclutar estas [bacterias beneficiosas]. Este [resultado] es un buen componente básico para llegar allí.
SL Lebeis et al., El ácido salicílico modula la colonización del microbioma de la raíz por taxones bacterianos específicos, Science , doi: 10.1126/science.aaa8764, 2015.
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