El Ciclo de la Rizofagia: La obtención de nutrientes por las plantas a través de sus rizosferas

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Fuente: Google Imágenes

 Ya hemos hablado del papel esencial de esas comunidades  de microorganismos a la que denominamos rizosfera, que se adhieren a los sistemas radicales de las plantas, ayudándolas a absorber los nutrientes del suelo necesarios para su crecimiento. Se trata de un microbioma, en muchos aspectos, semejante al de los animales, al que podríamos denominar fitomicrobioma. Una investigación publicada en 2018, dice haber encontrado el mecanismo esencial, si bien, resulta archiconocido que sin la rizosfera los vegetales no lograrían sobrevivir, como nosotros sin nuestro microbioma. Pues bien, abajo os dejo la nota de prensa que he traducido lo mejor que he podido.  Empero el inglés-americano “coloquial” de las notas de prensa no tiene nada que ver con el más ortodoxo de los artículos, siendo a veces confuso y confundente, al menos para mí. Este es un caso. En vista de ello he traducido también el resumen del artículo original, bastante más esclarecedor. Dado que está vez me he intentado esmerar más de lo habitual en la traducción de este extraño suajili popular al español-castellano, es preferible que lo leáis, no sin antes exponeros algunos de mis puntos de vista, bastante críticos, como suele ser usual, por desgracia.

 El artículo se me antoja interesante, aunque la nota de prensa adolece de ciertos sesgos que desmerecen el estudio publicado. Si los entrecomillados de los autores corresponden “de verdad” a lo que ellos mentaron, cabe añadir que no se esmeraron mucho, por ser condescendiente. Nos centraremos tan solo en algunos aspectos.

 Según estos investigadores, la planta cría a los microorganismos como un ganadero a su rebaño, o un granjero cuida para que sus cultivos medren. Se trata de una metáfora, simplemente eso, una metáfora. No obstante la explotan más allá de unos limites razonables. En la nota de prensa “parece” que hacen hincapié que tal granja o rancho compete a todos los microrganismos del suelo, cuando resulta no ser cierto.  Como señala el resumen del artículo original, tal cultivo tan solo concierne a los organismos simbióticos de la rizosfera. Cabría recordar aquí que, una de las funciones de este tipo de comunidades microbianas reside en actuar como un muro/sistema inmunitario contra los microbios patógenos que por vivir en el suelo que podrían dañar el desarrollo de los vegetales. ¡Crasa amnesia!. Finalmente, se introduce en el mismo saco a  bacterias y hongos, sin especificar si se trata de micorrizas y/o si el mecanismo también les afecta a ellas, o no.

 Si resulta interesante la explicación del mecanismo y el ¿constatar? como las bacterias beneficiosas de la comunidad simbiótica penetran en el interior del sistema radicular, en donde “parecen dejar sus nutrientes”, por cuanto se trataría de un proceso, no solo superficial sino que transgrede las fronteras entre las raíces y los microrganismos de la rizosfera. Según estos investigadores los simbiontes realizarían su ¿ciclo de vida? en dos fases, una en el medio edáfico y otra en el seno de las raíces. Obviamente, nos informan de cómo tal hecho se produce, lo cual si es, según tengo entendido, una verdadera novedad.

 Finalmente, y por desgracia, los autores se explayan mediante una auto-propaganda digna de ser reprochada en todo lo que concierne a las aplicaciones potenciales de sus hallazgos. Pongamos un ejemplo:

“Comprender cómo funciona este mecanismo puede permitirnos cultivar plantas sin fertilizantes o con un mínimo de fertilizantes y sin herbicidas. Podemos manipular el sistema para aumentar el crecimiento de plantas deseables y disminuir el crecimiento de plantas indeseables, utilizando potencialmente los mismos microbios”.

Digamos que partir de una propuesta, aun por corroborar hasta alcanzar el contenido de la frase que podéis leer arriba, existe un largo camino, algo así como un viaje de la Tierra a Marte. De ser cierto, estos científicos merecerían el Premio Nobel, por su ayuda en garantizar la soberanía alimentaria, eliminar la polución causada por los fertilizantes, contaminación de plaguicidas, así como erradicar las malas hierbas y plantas invasoras. ¡Vamos una verdadera revolución agraria! ¿Qué diría yo?: ¡menos lobos caperucita!. Os habéis pasado de la raya miles de kilómetros. Por cierto literalmente Rizo-fagia se traduciría literalmente por “comer raíces”, cuando en realidad, utilizan el concepto del modo opuesto, ya que son estas las que devoran, cultivan o manejan, por así decirlo, a los microorganismos. Empero hay muchas páginas Web en Internet que se tragan todo como si fueran golosinas, sin cuestionar nada en absoluto. Este es un ejemplo.

Os dejo ya con la nota de prensa y el resumen traducido, que de cualquier modo, atesora bastante interés.  

Juan José Ibáñez

 Continua…….

How plants harness microbes to get nutrients
by Staff Writers; New Brunswick NJ (SPX) Sep 24, 2018

A Rutgers-led team has discovered how plants harness microbes in soil to get nutrients, a process that could be exploited to boost crop growth, fight weeds and slash the use of polluting fertilizers and herbicides.

In a process the team has named the “rhizophagy cycle” (rhizophagy means root eating), bacteria and fungi cycle between a free-living phase in the soil and a plant-dependent phase within cells of plant roots. Microbes obtain nutrients (nitrogen and minerals) in soil, and nutrients are extracted from microbes in the cells of plant roots.

Cómo las plantas aprovechan los microbios para obtener nutrientes

New Brunswick NJ (SPX) 24 de septiembre de 2018.

Un equipo liderado por Rutgers descubrió cómo las plantas aprovechan o interaccionan  con los microrganismos del suelo para obtener nutrientes, un proceso que podría aprovecharse para estimular el crecimiento de los cultivos, combatir las malezas y reducir el uso de fertilizantes y herbicidas contaminantes.

En un proceso que el equipo ha denominado el “ciclo de la rizofagia” (la rizofagia significa comer o quizás pastorear raíces), las bacterias y los hongos dividen su ciclo vital entre una fase de vida libre en el suelo y otra dependiente de la plantas, penetrando  en las células de sus raíces. Estos microbios obtienen nutrientes (nitrógeno y minerales) del medio edáfico, y los nutrientes (o parte de los mismos) se desprenden en el seno de las células de las raíces de las plantas.

Research aimed at combatting Phragmites australis, a tall invasive reed found in wetlands in New Jersey and elsewhere, led to a study published online in Microorganisms. Co-authors include scientists at Banaras Hindu University in India and the U.S. Geological Survey.

La investigación inicialmente dirigida a combatir Phragmites australis, una caña alta e invasora que se encuentra en los humedales de Nueva Jersey, así como en otros lugares, dio lugar a un estudio publicado en línea en “Microorganisms”. Los coautores incluyen científicos de la Universidad Hindú de Banaras en la India y el Servicio Geológico de los Estados Unidos.

“The rhizophagy cycle appears to occur in all plants and may be an important way plants acquire some nutrients,” said lead author James F. White Jr., a professor in the Department of Plant Biology at Rutgers University-New Brunswick. “The discovery that plants actively cultivate and then extract nutrients from symbiotic microbes is new.”

“The 50 or so species of plants examined so far show evidence that they engage in rhizophagy. Some of the microbes involved in the rhizophagy cycle increase growth of their particular host plants, but inhibit growth of other species of plants,” White said.

El ciclo de la rizofagia parece acaecer en todas las plantas, pidiendo ser probablemente una de las formas más  importantes mediante las cuales las plantas adquieren algunos nutrientes“, dijo el autor principal James F. White Jr., profesor en el Departamento de Biología Vegetal de la Universidad de Rutgers en New Brunswick. “El descubrimiento de que las plantas cultivan activamente a ciertas especies de las comunidades microbianas del suelo, para luego extraer sus nutrientes de los microbios simbióticos es nuevo“. ¿¿??

“Las 50 especies de plantas examinadas hasta ahora muestran evidencia de que participan en la rizofagia. Algunos de los microbios involucrados en el ciclo de la rizofagia aumentan el crecimiento de sus plantas hospedadoras, inhibiendo el crecimiento de otras especies de plantas“, dijo White.

The rhizophagy cycle works like this: Plants cultivate – essentially farm – microbes around root tips by secreting sugars, proteins and vitamins, according to White. The microbes grow and then enter root cells at the tips, where cells are dividing and lack hardened walls. The microbes lose their cell walls, become trapped in plant cells, and are hit with reactive oxygen (superoxide).

El ciclo de la rizofagia funciona de la siguiente manera: las plantas cultivan microbios, como si dirigieran una granja situada  alrededor de las puntas de las raíces que les suministran a modo de secreciones: azúcares, proteínas y vitaminas, según White. Estos microbios prosperan  para luego penetrar en las células apicales (ápice radical) de los sistemas radiculares, en  donde las células se dividen y carecen de paredes endurecidas. Los microbios pierden sus paredes celulares, quedando atrapados en las células de las plantas y siendo sujetos a la acción del oxígeno reactivo (superóxido).

The reactive oxygen breaks down some of the microbe cells, effectively extracting nutrients from them. Surviving microbes spur the formation of root hairs on roots. The microbes leave the hairs at the growing hair tip, where the hair cell wall is soft, and microbes reform their cell walls as they reenter soil. The microbes acquire nutrients in the soil and the process is repeated over and over, according to White, who has been studying the sustainable cycle for seven years.

El oxígeno reactivo descompone algunas de las células microbianas, extrayendo efectivamente nutrientes de ellas. Los microbios sobrevivientes estimulando la formación de los pelos radiculares en las raíces. Tales microrganismos dejan los en la punta del “cabello” en crecimiento, en donde sus paredes celulares son suaves, ayudando a reformar sus paredes celulares a medida que penetran en el suelo.Los microbios adquieren nutrientes en el suelo, repitiéndose el proceso  una y otra vez, según White, quien ha estado estudiando tal ciclo sostenible durante siete años.

“People have speculated that plants can get nutrients from microbes, but mechanisms for transfer of nutrients from microbes to plants have been elusive – until now,” he said.

“Understanding how this process works may allow us to grow plants without fertilizers or with minimal fertilizers and without herbicides. We can manipulate the system to increase the growth of desirable plants and decrease the growth of undesirable plants, potentially using the same microbes.”

La gente ha especulado que las plantas pueden obtener nutrientes de los microrganismos edáficos,  pero los mecanismos para la transferencia de nutrientes de los microbios a las plantas han sido difíciles de entender, hasta ahora”, dijo.

“Comprender cómo funciona este mecanismo puede permitirnos cultivar plantas sin fertilizantes o con un mínimo de fertilizantes y sin herbicidas. Podemos manipular el sistema para aumentar el crecimiento de plantas deseables y disminuir el crecimiento de plantas indeseables, utilizando potencialmente los mismos microbios”.

Research paper

Resumen del artículo original.

Rhizophagy Cycle: An Oxidative Process in Plants for Nutrient Extraction from Symbiotic Microbes. James F. White et al. 2018

In this paper, we describe a mechanism for the transfer of nutrients from symbiotic microbes (bacteria and fungi) to host plant roots that we term the ‘rhizophagy cycle.’ In the rhizophagy cycle, microbes alternate between a root intracellular endophytic phase and a free-living soil phase. Microbes acquire soil nutrients in the free-living soil phase; nutrients are extracted through exposure to host-produced reactive oxygen in the intracellular endophytic phase. We conducted experiments on several seed-vectored microbes in several host species. We found that initially the symbiotic microbes grow on the rhizoplane in the exudate zone adjacent the root meristem. Microbes enter root tip meristem cells—locating within the periplasmic spaces between cell wall and plasma membrane. In the periplasmic spaces of root cells, microbes convert to wall-less protoplast forms. As root cells mature, microbes continue to be subjected to reactive oxygen (superoxide) produced by NADPH oxidases (NOX) on the root cell plasma membranes. Reactive oxygen degrades some of the intracellular microbes, also likely inducing electrolyte leakage from microbes—effectively extracting nutrients from microbes. Surviving bacteria in root epidermal cells trigger root hair elongation and as hairs elongate bacteria exit at the hair tips, reforming cell walls and cell shapes as microbes emerge into the rhizosphere where they may obtain additional nutrients. Precisely what nutrients are transferred through rhizophagy or how important this process is for nutrient acquisition is still unknown.

En este artículo, describimos un mecanismo para la transferencia de nutrientes de los microbios simbióticos (bacterias y hongos) a las raíces de las plantas hospedadoras que denominamos “ciclo de rizofagia“. En el ciclo de la rizofagia, los microbios alternan entre una fase endofítica intracelular de la raíz y una libre. -Fase del suelo vivo. Los microbios adquieren nutrientes del suelo en la fase de suelo de vida libre; Los nutrientes se extraen a través de la exposición al oxígeno reactivo producido por el huésped en la fase endofítica intracelular. Llevamos a cabo experimentos con varios microbios vectorizados en varias especies hospedantes. Encontramos que inicialmente los microbios simbióticos crecen en el rizoplano en la zona de exudado adyacente al meristema de la raíz. Los microbios entran en las células meristemáticas de la punta de la raíz, que se ubican dentro de los espacios periplásmicos entre la pared celular y la membrana plasmática. En los espacios periplásmicos de las células de la raíz, los microbios se convierten en formas de protoplastos sin paredes. A medida que las células de la raíz maduran, los microbios siguen siendo sometidos al oxígeno reactivo (superóxido) producido por las NADPH oxidasas (NOX) en las membranas plasmáticas de las células de la raíz. El oxígeno reactivo degrada algunos de los microbios intracelulares, también es probable que induzca la fuga de electrolitos de los microbios, extrayendo efectivamente los nutrientes de los microbios. Las bacterias que sobreviven en las células epidérmicas de la raíz desencadenan el alargamiento del vello de la raíz y, a medida que los pelos se alargan, salen por sus puntas, reformando las paredes celulares y las formas de las células a medida que los microbios emergen a la rizosfera, donde pueden obtener nutrientes adicionales. Aún se desconoce exactamente qué nutrientes se transfieren a través de la rizofagia o qué tan importante es este proceso para la adquisición de nutrientes.

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