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Un descubrimiento genético en plantas podría ayudar a reducir la contaminación por fertilizantes en las vías fluviales

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La fertilización excesiva de los campos agrícolas es un gran problema ambiental. El exceso de fósforo de las tierras de cultivo fertilizadas con frecuencia llega a los ríos y lagos cercanos. El auge resultante del crecimiento de las plantas acuáticas puede hacer que los niveles de oxígeno en el agua se hundan, provocando la muerte de los peces y otros efectos nocivos. Investigadores del Instituto Boyce Thompson han descubierto la función de un par de genes de plantas que podrían ayudar a los agricultores a mejorar la captura de fosfato, reduciendo potencialmente el daño ambiental asociado con la fertilización. El trabajo fue publicado en Nature Plants el 2 de septiembre.

El descubrimiento se deriva del enfoque de Maria Harrison en las relaciones simbióticas de las plantas con hongos micorrícicos arbusculares (AM). Harrison es profesor de William H. Crocker en BTI y profesor adjunto en la Facultad de Ciencias Integrales de las Plantas de la Universidad de Cornell. Los hongos AM colonizan las raíces de las plantas, creando una interfaz donde la planta intercambia ácidos grasos por fosfato y nitrógeno. Los hongos también pueden ayudar a las plantas a recuperarse de condiciones estresantes, como períodos de sequía. Pero alimentar a los hongos AM con ácidos grasos es costoso, por lo que las plantas no permiten que esta colonización no se controle. Para descubrir cómo las plantas controlan la cantidad de colonización por hongos, Harrison y Lena Müller, una científica posdoctoral en su laboratorio, observaron genes que codifican proteínas cortas llamadas péptidos CLE en las plantas Medicago truncatula y Brachypodium distachyon. Los péptidos CLE están involucrados en el desarrollo celular y la respuesta al estrés, y están presentes en todo el reino vegetal, desde las algas verdes hasta las plantas con flores. Los investigadores encontraron que dos de estos genes CLE son moduladores clave de la simbiosis fúngica de AM. Un gen, llamado CLE53, reduce las tasas de colonización una vez que las raíces han sido colonizadas. Otro gen, CLE33, reduce las tasas de colonización cuando hay mucho fosfato disponible para la planta.

"Ser capaz de controlar los niveles de colonización por hongos en las raíces de las plantas y mantener la simbiosis incluso en condiciones de fosfato más altas podría ser útil para un agricultor", dijo Harrison. "Por ejemplo, es posible que desee los otros efectos beneficiosos de los hongos AM, como la absorción de nitrógeno y la recuperación de la sequía, así como una mayor absorción de fosfato". "Es posible que pueda lograr estos beneficios al alterar los niveles de estos péptidos CLE en las plantas", agregó Harrison.