Madrid, Spain
November 13, 2013
Investigadores del CBGP (UPM-INIA) utilizan imágenes de fluorescencia de rayos X para desarrollar el primer modelo de cómo el hierro llega al nódulo de las leguminosas para contribuir a la fijación de nitrógeno.
Un equipo de investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), integrado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA), reproduce un modelo del modo en que las plantas de la familia de las leguminosas distribuyen el hierro para facilitar la fijación del nitrógeno. El trabajo se ha publicado en la prestigiosa publicación británica Metallomics Journal de la Royal Society of Chemistry.
El estudio, desarrollado en colaboración con expertos de la Fuente Avanzada de Fotones del Laboratorio Nacional de Argonne, dependiente del Departamento de Energía de EE UU, busca identificar y caracterizar los mecanismos que juegan un papel en el transporte del hierro destinado al proceso de fijación del nitrógeno, en el que este elemento juega un papel fundamental.
Este conocimiento permitirá a los investigadores diseñar estrategias que incrementen la entrega de hierro, limitante del desarrollo de los cultivos, que de tener éxito posibilitarán que las leguminosas posean mejores capacidades de usar nitrógeno atmosférico, lográndose una reducción en el uso de fertilizantes nitrogenados con alta capacidad contaminante.
Esta es la primera vez que se lleva a cabo un estudio con rayos X de alta energía sobre las interacciones planta-microorganismo. Para ello, los investigadores han recurrido a la fuente de rayos X más intensa en el hemisferio occidental, lográndose la mayor resolución y sensibilidad disponible.
"El objetivo a largo plazo es favorecer la agricultura sostenible y disminuir el daño ambiental causado por el uso excesivo de fertilizantes nitrogenados", explica el investigador de la UPM Manuel González-Guerrero, autor principal del artículo. "Esto se puede hacer incrementando la llegada de oligonutrientes metálicos esenciales a los rizobios de la planta, responsables de la fijación de nitrógeno".
El papel de las legumbres en la agricultura sostenible
La familia de las leguminosas incluye, entre otras plantas, guisantes, habas, alfalfa o soja. Su cultivo se ha utilizado tradicionalmente por los agricultores como principal fuente de proteínas de origen vegetal, así como para aumentar la cantidad de nitrógeno en los suelos. Esto último es posible por la simbiosis que se establece en estructuras diferenciadas de la raíz, el nódulo, donde las células vegetales acomodan a bacterias fijadoras de nitrógeno generalmente conocidas como rizobios.
Los rizobios usan nutrientes proporcionados por la planta para convertir el nitrógeno atmosférico en nitrógeno asimilable por el hospedador, en un proceso bioquímico conocido como fijación de nitrógeno. Esta reacción es solo llevada a cabo por microorganismos y es la principal vía no industrial por la que el nitrógeno entra en las redes nutricionales de todos los ecosistemas. Muchas de las proteínas que están involucradas en la fijación de nitrógeno usan hierro, elemento que en el caso de los rizobios ha de ser proporcionado por la planta hospedadora, pero que generalmente está disponible a bajos niveles.
El trabajo liderado por González Guerrero es un primer paso para la mejora de la fijación de nitrógeno mediante un mayor acceso a nutrientes metálicos limitantes como es el hierro. Con ello se espera lograr una menor dependencia de los fertilizantes nitrogenados por esas leguminosas y de otras plantas cultivadas en rotación con ella, una de las estrategias clásicas en la agricultura sostenible.
Sobre el CBGP
El CBGP se creó en 2005 con un doble objetivo: llevar a cabo la investigación más avanzada dirigida a la comprensión de la función de la planta, y contribuir a satisfacer las necesidades de los agentes económicos en los sectores agrícola, forestal y medio ambiente sectores productivos que son usuarios potenciales de esta investigación.
El CBGP tiene también una función educativa y es un centro de referencia para la formación de científicos y técnicos en el campo de la biotecnología vegetal y la genómica. Totalmente operativo desde 2008, en él trabajan más de 150 investigadores y técnicos organizados en 24 grupos de investigación que trabajan allí. Se encuentra ubicado en el Campus de Montegancedo de la UPM, reconocido como Campus de Excelencia Internacional.
Full bibliographic information
RODRÍGUEZ-HAAS B., FINNEY L., VOGT S., GONZÁLEZ-MELENDI P., IIMPERIAL J, GONZÁLEZ-GUERRERO M."Iron distribution through the developmental stages of 'Medicago truncatula' nodules". Metallomics, 2013,5, 1247-1253. DOI: 10.1039/C3MT00060E.
Topics
Species
