Una investigación publicada en Science revela aspectos clave de las interacciones entre plantas y hongos y podrían ayudar a desarrollar una agricultura sostenible
La intrincada danza de la naturaleza se desarrolla a menudo de forma misteriosa, oculta a simple vista. En el centro de este enigmático tango se encuentra una asociación vital: la simbiosis entre las plantas y un tipo de hongos conocidos como hongos micorrícicos arbusculares (MA).
Los hongos MA viven dentro de las raíces de las plantas y forman una alianza única con sus huéspedes vegetales. Esta relación es más que una simple coexistencia; implica un complejo y crítico intercambio de nutrientes esenciales para la supervivencia del hongo y altamente beneficiosos para la planta.
Investigadores del Boyce Thompson Institute (BTI) han descubierto las funciones de dos proteínas, CKL1 y CKL2, que sólo están activas en las células de la raíz que contienen los hongos MA. Estas dos proteínas pertenecen a una familia más amplia de proteínas conocidas como CKL, cuyas funciones en la planta aún no se conocen del todo.
«Los parientes más cercanos de la familia CKL son proteínas, llamadas CDKs, que controlan el ciclo celular de la planta y se localizan en el núcleo de la célula. Sorprendentemente, las proteínas CKL1 y CKL2 han desarrollado un papel diferente al de las CDK: no controlan el ciclo celular. Están unidas a las membranas de la célula de la raíz, incluida una membrana que rodea al hongo», explica el Dr. Sergey Ivanov, investigador posdoctoral del BTI y primer autor del estudio.
Los científicos descubrieron que estas proteínas CKL son fundamentales para la supervivencia de los hongos dentro de las raíces de las plantas. Desempeñan un papel fundamental en el control del flujo de lípidos (grasas) de la planta al hongo, un proceso esencial para su nutrición. Sin estas proteínas, los genes clave que gestionan esta transferencia de lípidos no se activan, con lo que los hongos mueren de hambre.
La investigación también descubrió una compleja red de interacciones en las que intervienen varias proteínas receptoras quinasas. Una de estas quinasas es conocida por su papel en la penetración del hongo AM en la capa externa de la raíz. Los investigadores descubrieron que esta misma quinasa adopta un nuevo papel a mayor profundidad dentro de la raíz, donde se asocia con proteínas CKL, potencialmente para iniciar el flujo de lípidos hacia el hongo.
Sorprendentemente, aunque las proteínas CKL son vitales para controlar el flujo de lípidos, no gestionan toda la vía lipídica simbiótica. En su lugar, controlan los genes responsables del inicio y el final de esta vía. Mientras tanto, una proteína clave que opera en medio de esta vía, RAM2, es activada por un regulador diferente, RAM1. Para que se produzca una producción de lípidos a gran escala, ambas vías, la CKL y la RAM1, deben estar activas.
«Los lípidos son costosos para la planta, por lo que los mecanismos reguladores duales pueden garantizar que la provisión de lípidos esté estrechamente controlada, tal vez una salvaguardia contra la explotación por patógenos fúngicos», dijo la Dra. Maria Harrison, profesora del BTI y autora principal del estudio.
Harrison añadió: «En un contexto agrícola, aprovechar esta simbiosis natural podría conducir a cultivos más eficientes en la absorción de nutrientes y más resistentes a los factores de estrés ambiental.»
Este estudio no sólo profundiza en el conocimiento de la dinámica molecular que subyace a la simbiosis entre plantas y hongos, sino que también pone de relieve las intrincadas conexiones, a menudo invisibles, que sustentan la vida en nuestro planeta. Es un recordatorio de la increíble complejidad e interdependencia de la naturaleza, gran parte de ella oculta bajo nuestros pies.
REFERENCIA
Receptor-associated kinases control the lipid provisioning program in plant–fungal symbiosis
Foto: Raíz de Medicago truncatula colonizada por el hongo micorrícico arbuscular Diversispora epigaea. Las hifas y arbúsculos de D. epigaea dentro de la raíz y también las hifas alrededor de la raíz son visibles como estructuras verdes (el hongo está teñido con un conjugado de lectina fluorescente (AlexaFluor-488) que tiñe la pared celular del hongo). El tejido vascular central de la raíz se tiñe de rojo. MARIA J. HARRISON, INSTITUTO BOYCE THOMPSON
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