Estudian simbiósis entre plantas y bacterias para crear fertilizantes.

¿De qué forma se puede mejorar la agricultura sin hacer uso de fertilizantes químicos nitrogenados? Para responder a esta pregunta, los científicos centran su interés en determinadas plantas, como las leguminosas (cacahuete, soja, etc.) que son capaces de crecer en suelos poco fértiles. De esta forma, se investigan las relaciones conocidas como simbióticas entre las plantas y las bacterias, llamadas rizobios, que crecen en la atmósfera nitrogenada que necesita la planta.
Un estudio internacional dirigido por biólogos del IRD y de la Universidad de Nápoles, ha descrito recientemente el mecanismo que permite a los microorganismos sobrevivir en el suelo y también dentro de la planta hospedadora. Este hallazgo, que ha sido publicado en la revista Nature Communications, permitirá conseguir prolongar la actividad simbiótica en la pareja planta-bacteria.

Los suelos tropicales son pobres en nitrógeno, un elemento vital para el crecimiento de las plantas. No obstante, algunas plantas como las leguminosas logran crecer en estos terrenos poco fértiles. Para conseguir esto, se asocian con bacterias del suelo llamadas «rizobios». A pesar de ser de gran interés para la agronomía, este mecanismo es desconocido en gran parte. Es por ello que los investigadores se afanan para describirlo con mayor detalle.

Una pareja simbiótica

Tras haber penetrado en la planta hospedera, las bacterias rizobias se encargan de formar nuevos órganos en las raíces y a veces en los tallos, los «nódulos». Dentro de estas protuberancias, las bacterias fijan el nitrógeno atmosférico y producen un derivado que la planta puede asimilar, el amonio. Esta estrecha relación, que se conoce por «simbiosis», beneficia tanto a la planta como a la bacteria. Esta última suministra a la leguminosa hasta un 96 % del aporte de nitrógeno que necesita. Por su parte, el vegetal proporciona compuestos nutritivos (derivados de carbono, productos de la fotosíntesis) indispensables para el desarrollo de la bacteria.

Dos formas de vida estresantes

Un nuevo estudio, publicado en Nature Communications, permite responder a una pregunta muy importante: ¿cómo puede sobrevivir la bacteria en el suelo y después en la planta? La bacteria debe hacer frente a múltiples factores estresantes, primero en el medio hostil que es el suelo (salinidad, componente hídrico, etc.) y después dentro de la célula vegetal de la planta hospedera (acidez, oxidantes, antimicrobianos, etc.). El estudio internacional, dirigido por investigadores del IRD y de la Universidad de Nápoles, revela el mecanismo que permite a la bacteria protegerse de tales agresiones externas.

Una membrana-escudo que protege a la bacteria

Los científicos demuestran por primera vez el papel de un tipo de moléculas, poco conocidas hasta la fecha, denominadas «hopanoides», que son responsables de la rigidez de la membrana de la bacteria. Estas moléculas serían el equivalente del colesterol en los organismos unicelulares. Los investigadores han podido comprobar que para reforzar la membrana externa, que es la barrera de protección, los componentes principales o sea los lipopolisacáridos se unen fuertemente a los hopanoides.

En ausencia de estos, la bacteria es mucho más sensible a los factores de estrés del suelo, según el estudio. En la planta hospedera, el efecto de su ausencia es la muerte prematura debido al envejecimiento precoz de los nódulos y al interferir con un desarrollo adecuado.

La estimulación de la síntesis de estas moléculas por las bacterias rizobias podrá mejorar su tasa de supervivencia en los campos de cultivo, mientras llega el momento de establecer una relación simbiótica con una planta. Esto también permitirá aumentar el tiempo de vida de los nódulos de las plantas cultivadas, que en la actualidad es de cinco o de seis semanas, y de esta manera prolongar la actividad simbiótica del par planta-bacteria.

(Institut de Recherche pour le Développement (IRD))