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El microbioma de las raíces aumenta la inmunidad de las plantas

Distintas bacterias que viven en la superficie de las raíces, como estas de la planta Arabidopsis thaliana, protegen a la planta contra microorganismos patógenos. [Imagen de Rainer Franzen y Paloma Durán, editada por Magdalena Kosterska-Singer.]

Los hongos y otros microbios filamentosos llamados oomicetos causan enfermedades devastadoras a las plantas y juntos contribuyen a la pérdida de más del 10 por ciento de todas las cosechas. Un estudio reciente muestra ahora que incluso las plantas sanas albergan en las raíces hongos y oomicetos potencialmente dañinos. El hecho de que no sucumban a las enfermedades se debe a que, junto a esos microorganismos patógenos convive una amplia gama de bacterias que regulan el equilibrio de las poblaciones microbianas en las raíces y, por lo tanto, garantizan la supervivencia de las plantas. El estudio, publicado en Cell, ha sido dirigido por Stephane Hacquard y Paul Schulze-Lefert, del Instituto Max Planck de Investigación en Fitomejoramiento, en Colonia.

El suelo alberga una asombrosa variedad y cantidad de microorganismos, entre ellos bacterias, hongos y oomicetos. Se sabe que estos microbios se involucran en interacciones complejas, y un pequeño subconjunto, llamado microbiota de la raíz, coloniza las raíces de las plantas sanas. Tanto la parte subterránea como la aérea de los vegetales sufren el constante ataque de los patógenos microbianos. Se sabe desde hace tiempo que un complejo sistema inmunitario innato protege a las plantas contra muchos de esos microbios dañinos, pero no está claro si ese mecanismo por sí solo es suficiente para proteger a las plantas. Se sabe poco acerca de si las interacciones entre los miembros de la microbiota pueden influir en la colonización microbiana de las raíces y promover la salud vegetal.

Los investigadores abordaron estas preguntas primero realizando un censo de los microbios de las raíces y del suelo circundante de ejemplares sanos de la planta modelo Arabidopsis thaliana en distintas zonas geográficas. Mientras que las comunidades de hongos y oomicetos asociadas a las raíces exhibían grandes diferencias entre zonas, las comunidades bacterianas presentaban una estructura más similar, lo que hacía pensar que estas últimas ejercerían funciones importantes. Además, los autores hallaron posibles indicios de exclusión mutua entre bacterias y microbios filamentosos en las raíces, lo que sugiere una competencia entre ambos grupos por acceder al nicho radicular.

Para averiguar si estos microorganismos compiten en las raíces, los investigadores «descompusieron» la microbiota de plantas sanas mediante la obtención de cultivos puros de las distintas bacterias, hongos y oomicetos asociados a las raíces. Luego, mediante un enfoque de «recomposición», introdujeron diferentes combinaciones de bacterias, hongos y oomicetos en plantas sin gérmenes para explorar el efecto de los diferentes grupos microbianos en la salud vegetal. Los científicos observaron que la supervivencia de las plantas en presencia de hongos y oomicetos depende totalmente de la presencia simultánea de las bacterias. Estas promueven la salud vegetal al restringir el crecimiento de hongos y oomicetos en las raíces. Además, algunas especies bacterianas individuales bastaron para ofrecer protección a la planta, lo que demuestra que la protección vegetal es un rasgo ampliamente compartido entre especies distantes de bacterias asociadas a las raíces.

«Hemos demostrado que el sistema inmunitario de las plantas por sí solo no es suficiente para la protección contra hongos y oomicetos del suelo y las raíces, y que las bacterias asociadas a las estas proporcionan una función inmunitaria ampliada que resulta necesaria para la supervivencia de las plantas en la naturaleza», comenta. Hacquard. Los hallazgos de los autores podrían contribuir al diseño de bacterias probióticas o comunidades bacterianas que salvaguarden la salud de los cultivos agrícolas. El grupo está ahora interesado en definir qué genes y moléculas están implicados en esta función protectora de las bacterias.

Fuente: Instituto Max Planck de Investigación en Fitomejoramiento

Referencia: «Microbial interkingdom interactions in roots promote Arabidopsis survival». Paloma Durán et al. en Cell, vol. 175, n.º 4, págs. 973-98, noviembre de 2018.