Las Micorrizas: Importancia en la Nutrición Vegetal y en la Evolución de las Plantas Terrestres

Pocas son las notas de prensa que, a la hora de explicar los resultados de una investigación, resultan ser tan didácticas como la que os ofrecemos hoy. En principio, el contenido versa sobre la acción de una hormona vegetal que estimula la micorrización (asociación de las raíces de las plantas con las micorrizas). Ya os comentamos su importancia y estructura subterránea en post previos como este. Otros fueron escritos por Salvador González Carcedo, siendo más técnicos y precisos. Sin embargo, nuestro objetico hoy es esencialmente divulgativo. La mayor parte de las plantas vasculares terrestres (más del 80%) se asocian con estos hongos simbióticos a los que denominamos micorrizas. Ya os narramos que, más que asociaciones específicas, la elección entre el huésped y el hospedador se induce a través de una interacción-negoción (algo así como la teoría de juegos) semejante a un “comercio justo”. Tras realizarse el“acuerdo”, el hongo transporta a los sistemas radiculares de los vegetales agua, macro-nutrientes (fósforo, nitratos, etc.) y ciertos micronutrientes esenciales, tales como el zinc. Por su parte, el hospedador ofrece, como recompensa, hidratos de carbono que permiten la alimentación del hongo. De este modo, todos salen ganando. La micorriza expande enormemente la superficie que pueden explorar las raíces de las plantas en el suelo. De hecho, se supone que la invasión terrestre de las plantas superiores (hace unos 480 millones de años, en el Ordovícico) solo fue posible gracias a este mecanismo de cooperación, que no competición darviniana, mostrando de nuevo que el uno es tan importante como el otro a la hora de entender la vida sobre La Tierra. Generalmente, las raíces de las plantas emiten una señal proteínica (hormona) al suelo cuando el medio resulta ser pobre (o estarlo eventualmente) en nutrientes. Pero también el proceso puede ser inhibido en cuando el medio edáfico se encuentra extremadamente seco o encharcado. En otras palabras nos referimos a condiciones de estrés ambiental que impiden la absorción de los elementos químicos y el agua que interesan a la planta. Una vez recibida la señal comentada, las distintas variedades de micorrizas desprenderán hifas dirigidas a los sistemas radiculares de las especies vegetales emisoras, llevando a cabo la mentada “negociación” hasta que algunas de ellas establecen el“convenio marco de cooperación”, penetrando en la epidermis de las raíces (hablamos de las denominadas vesicular-arbusculares, ya que las existen de otros tipos) para iniciar el intercambio de sustancias que benefician a ambas. A partir de ahí el hongo micorrizógeno  suele generar una estructura arborescente muy semejante al sistema radical, es decir una estructura fractal que maximiza la exploración del espacio en el medio edáfico de un modo que no es posible para la propia planta vascular.

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Micorriza arbuscular: Aumentando la exploración de los sistemas radiculares de las plantas en el suelo. Fuente: fine Gardening

A veces estas señales realizadas por una molécula concreta, como especifica la nota de prensa, son utilizadas por otros parásitos o patógenos con vistas a atacar a su huésped, lo que ha venido confundiendo a los expertos sobre el rol vital de la mentada proteína inductora de la asociación planta micorriza. La nota de prensa describe la acción de la hormona vegetal implicada  (strigolactones) y su acción sobre la estimulación micorrizógena. Personalmente yo paro aquí mi narración, dado que me adentro en terrenos pantanosos como consecuencia de mis obsoletos conocimientos de bioquímica. Los interesados pueden continuar con la descripción que se ofrece en el texto que proporciona el boletín de noticias Sciencedaily y que reproducimos abajo, si atesoran unos mínimos conocimientos del idioma del imperio, es decir, el suahili. Tan solo mentar que en el estudio original, publicado en Nature, los autores dicen que se trata la primera vez que se describe tal mecanismo. De ser cierto, en hora buena a los autores.

Juan José Ibáñez

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Micorrizas vesicular arbuscular explorando el suelo desde la raíz de la planta. Fuente: Universidad de Hamburgo

 

Petunia Points the Way to Better Harvests: Understanding Plants’ Relationships With Helpful Soil Fungi

ScienceDaily (Mar. 8, 2012) — Most plants live in symbiosis with soil fungi and are supplied with water and nutrients as a result. Based on the petunia, plant biologists at the University of Zurich have now discovered that a special transport protein is required to establish this symbiotic relationship. The targeted control of this protein could lead to greater harvests.

About 80 percent of all terrestrial plants enter into a symbiotic relationship with fungi living in the soil. The fungi provide the plant with water, important nutrients like phosphate and nitrate, and certain trace elements like zinc; the plant, on the other hand, supplies the fungus with carbohydrates. It is assumed that plants were only able to migrate onto land 400 million years ago thanks to this symbiosis.

The formation of this symbiosis is a strictly regulated process that the plant activates in low nutrient levels. The roots release the hormone strigolactone, which is detected by the fungi. The fungal hyphae grow towards the roots, penetrate the epidermis and isolated passage cells, and enter the root cortex. There, the fungal hyphae form tiny branch-like networks, which resemble little trees (arbusculum) and gave the symbiotic relationship its name: vesicular-arbuscular mycorrhizal symbiosis.

Until about five years ago, the hormone strigolactone was known to induce and entice parasitic plant seeds in the soil to germinate. At that stage, no-one understood why plants produced this substance, which is harmful to them. Only when the new role of strigolactone in mycorrhiza formation was discovered did it become clear that the attraction of the parasites was a harmful side effect of the symbiosis.

How do strigolactones get into the soil?

Exactly how strigolactones are released into the soil from the roots and how the fungi find the specialized entry points in the roots was not known until now. The research group headed by Professor Enrico Martinoia from the University of Zurich has now found the answers to these questions in collaboration with Professor Harro Bouwmeester’s team from Wageningen in the Netherlands. “Based on the model plant the petunia, we were able to demonstrate that the protein PhPDR1 transports strigolactones,” explains Professor Martinoia. The protein belongs to the ABC-transporter family found in simple organisms like bacteria, but also in humans.

The researchers observed that PhPDR1 is expressed more highly in a low nutrient content in order to attract more symbiotic fungi, which then supply more nutrients. But there are also plants like the model plant Arabidopsis (mouse-ear cress) that do not form any mycorrhiza. If the researchers added PhPDR1, however, the Arabidopsis roots transported strigolactones again.

Improvements in yield and weed control

Our results will help to improve the mycorrhization of plants in soils where mycorrhization is delayed,” Professor Martinoia is convinced. “Mycorrhization can thus be triggered where it is inhibited due to dryness or flooding of the soils.” This would enable the plants to be nourished more effectively and achieve a greater harvest. Moreover, thanks to the discovery of the strigolactone transporter the secretion of strigolactone into the soil can be halted, which prevents parasitic plants that use up the host plants’ resources from being attracted. “This is especially important for regions in Africa, where the parasitic weed Striga and other parasitic plants regularly destroy over 60 percent of harvests,” says Martinoia.

Story Source: The above story is reprinted from materials provided by University of Zurich, via AlphaGalileo. Note: Materials may be edited for content and length. For further information, please contact the source cited above.

Journal Reference: Tobias Kretzschmar, Wouter Kohlen, Joelle Sasse, Lorenzo Borghi, Markus Schlegel, Julien B. Bachelier, Didier Reinhardt, Ralph Bours, Harro J. Bouwmeester, Enrico Martinoia. A petunia ABC protein controls strigolactone-dependent symbiotic signalling and branching. Nature, 2012; DOI: 10.1038/nature10873

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Comentarios

esto me lo tengo que leer con calma y, si saco un ratito, me comprometo a traducir del swahili y enviarlo al post.

el tema de las micorrizas es fascinante para todos los que estamos en el campo de la agroecología y me encantaría encontrar algo que pueda usar en los cursos de agricultura que imparto. Tiene que ser bastante básico, por supuesto. Si alguien tiene datos, os lo agradecería.

Pues muhas gracias Paco. Post ya he escrito varios sobre el tema comocpuedes observar si metes el palabro en el buscador.
Un abrazo
Juanjo

Soy Menko Menken del Paraguay (Sudamerica, por las dudas ;) ))
Soy medico veterinario desde 1968 y me dedique a la genetica y nutricion de grandes animales y en mi pasi la ganaderia extensiva es la prevalente.
Los rumiantes son los animales mas generosos que existen ya que para su subsistencia o produccion comercial precisan solo de tres cosas: agua, pasturas (ocasionalmente otros vegetales, tales como leguminosas) y minerales.
A eso me dedique los ultimos diez años de mi vida y ªdescubriª que, por lo menos en el Paraguay, los suelos disponen de los macroelementos necesarios para una buena produccion de carne, pero la falta en casi toda el territorio nacional de cinco microelementos impide la expresion adecuada de los genes del hato bovino de carne.
Hice mis ªinvestigacionesª al estilo autoctono y encontre que estos microelementos faltantes eran el Zn, Cu, Co, I y Se.
Ofeciendo a los animales estos microelementos mejoraron enormemente todos los parametros zootecnicos para una produccion mucho mas rentable.
Pero mi curiosidad me llevo a ªprobarª algunos de estos microelementos en las pastruras, tanto de corte como las de pisoteo. El resultado fue inusitado, pues no habia relacion entre la cantidad aplicada de la mezcla de microelementos y la produccion. Solo se me ocurrio que habia una especie de sinergia o casualidad; pero en cseis años se sigue repitiendo el resultado y me pico la curiosidad, y asi entre en el fabuloso mundo de las micorrizas.
Las parcelas de pastos tratadas con mi ªmezclaª mostraron mayor volumen de masa radicular (hasta 4 veces mas) y mas profundas. El resultado es que mis clientes estan muy satisfechos con los resultados.
Yo bautice al producto como Activador de Micorrizas.
Como ya me estoy extendiendo demasiado paro aqui, pero con gusto compartire mis experiencias con cualquier persona que le interese el tema.
Gracias por su tiempo y paciencia.

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