Las plantas sintetizan compuestos para atraer bacterias.

Los microorganismos animales se transmiten principalmente de madres a hijos a través de la producción, la puesta de huevos o la alimentación; entonces, ¿se pueden transmitir los microorganismos que viven con las plantas a la descendencia a través de los padres?
Ye Lushu| Profesor de la Universidad Shu Tzu Chi

En los últimos años, se puede decir que la investigación sobre el llamado «microbioma»está en pleno apogeo. Estas bacterias y hongos que viven o simbióticamente con animales / plantas pueden proteger a los animales / plantas (hospedadores) de daños e incluso ayudar (al hospedador) ) Nutrientes necesarios para la síntesis animal / vegetal. Calculado por el número de células, hay tantos microbios que cohabitan / simbióticamente con humanos como células humanas; en cuanto a los microbios que cohabitan / simbióticos con plantas, no parece haber una estimación exacta.

Los microorganismos animales se transmiten principalmente de madres a hijos a través de la producción, la puesta de huevos o la alimentación; entonces, ¿se pueden transmitir los microorganismos que viven con las plantas a la descendencia a través de los padres? Aunque algunos científicos han descubierto que la planta madre del frijol mungo puede transmitir Bacillus pumilus a la siguiente generación, pero para pasar casi un conjunto completo de microorganismos a la próxima generación como animales, la dificultad general debería ser mucho mayor. Sin embargo, ¡el suelo está lleno de bacterias y hongos! Entonces, ¿las plantas secretan ciertas sustancias para atraer bacterias y hongos que son beneficiosos para ellas en el suelo? Aunque se descubrió hace mucho tiempo que cuando las legumbres se encuentran en un ambiente deficiente en nitrógeno, sus raíces secretarán (iso) flavonoides o betaína para atraer a las bacterias fijadoras de nitrógeno para tener una relación simbiótica con ellas, pero Después de todo, este es un caso especial.

Un estudio reciente realizado por un equipo de investigación multinacional descubrió que las plantas realmente pueden atraer una flora específica a simbiosis con ellas al producir ciertos compuestos específicos. Y los compuestos específicos que descubrieron no eran compuestos fenilpropanoides producidos por leguminosas, sino tripenos en terpenoides.

Los terpenoides y los aldehídos fenólicos pertenecen al producto secundario de las plantas. Diferentes plantas producen una amplia variedad de metabolitos secundarios diferentes. Aunque estos metabolitos secundarios no están directamente relacionados con el crecimiento y el desarrollo, también afectan indirectamente la calidad de vida de las plantas: muchos metabolitos secundarios de las plantas son Se descubrió que pueden ayudar a las plantas a defenderse de los invasores extranjeros. Dado que los triterpenoides desempeñan un papel importante en la defensa de las plantas y la transmisión de información, el equipo de investigación también encontró en el análisis del genoma que cuatro genomas responsables de sintetizar los triterpenoides están presentes en las raíces, por lo que decidieron realizar más investigaciones.

Después de que lograron identificar las vías de síntesis de estos cuatro triterpenoides, el equipo de investigación también encontró cepas mutantes que no podían sintetizar estos cuatro triterpenoides y comenzó a analizar la composición de sus microorganismos de raíz. Se encontró que, en comparación con la especie silvestre (Col-0), la cepa mutante que no podía sintetizar la talianina tenía la mayor diferencia en la composición del microorganismo de la raíz. Aunque la apariencia de estos mutantes no es diferente a la de las especies silvestres, el análisis de microorganismos es diferente: han aumentado las Bacteroidetes, mientras que las Deltaproteobacterias han disminuido.

Para comprender la relación entre estos triterpenoides y los microorganismos de las raíces de las plantas, el equipo de investigación seleccionó diecinueve especies de bacterias que habían sido aisladas de las raíces y distribuidas en diecisiete géneros, y las cultivó en presencia de estos triterpenoides. Compuesto en el medio de cultivo. Los resultados mostraron que la mayoría de las proteobacterias (proteobacterias) crecieron más rápido en el medio de cultivo que contenía estos triterpenoides, mientras que la mayoría de las actinobacterias (actinobacterias) crecieron más lentamente. La mayoría de las cepas mutantes que crecen más rápido están menos en las cepas mutantes que no pueden sintetizar estos triterpenoides y crecen más lentamente; se confirma además que estos triterpenoides afectan el crecimiento y la reproducción de las bacterias. . No solo eso, algunas bacterias también pueden usar estos triterpenoides como fuente de energía.

En otras palabras, utilizando Arabidopsis como modelo, el equipo de investigación encontró que no solo las legumbres pueden convocar rizobios cuando falta nitrógeno; en condiciones normales de crecimiento, Arabidopsis sintetizará metabolitos secundarios específicos. Atraer la flora específica del suelo para venir y tener una relación simbiótica o de convivencia con las plantas. Dado que diferentes tipos de plantas sintetizan diferentes tipos de metabolitos secundarios, este descubrimiento significa que diferentes tipos de plantas pueden producir diferentes tipos de metabolitos secundarios para dar forma a los microorganismos que simbióticamente con ellos, y a los suyos propios. El crecimiento y el desarrollo tienen un impacto positivo. Aunque otras plantas no son tan convenientes como Arabidopsis para encontrar mutantes, en el futuro, los científicos aún pueden construir un «mapa de microorganismos» de diferentes plantas analizando los microorganismos en las raíces de diferentes plantas.

referencias:

AC Huang et. Al., Science 364, eaau6389 (2019). DOI: 10.1126 / science.aau6389.


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