El empleo masivo de fertilizantes nitrogenadas en agricultura es responsable de alimentar en torno a la mitad de la población global. Sin embargo, son una importante fuente de gases de efecto invernadero, uno de los principales costes para el agricultor (imposibles de asumir en países en vías de desarrollo), y contribuyen a la eutrofización de aguas. La fijación simbiótica de nitrógeno (FSN) llevada a cabo por la interacción rizobio-leguminosa es una de las principales alternativas al uso de estos fertilizantes, en una vuelta a prácticas más sostenibles de rotación de cultivos con leguminosas. Este proceso requiere de un aporte importante de metales de transición (hierro, cobre, zinc, ….) que funcionan como cofactor de muchas de las principales enzimas que participan en la FSN. Dada la prevalente baja biodisponibilidad de estos metales en muchas zonas agrícolas del mundo, el aporte real de la rotación con leguminosas en la fertilización nitrogenada de los suelos va a depender de asegurar un aporte continuado de metales de transición esenciales. Para poder mejorar estos aspectos, es necesario identificar y manipular los transportadores que median la entrega de estos nutrientes metálicos.
El grupo “Homeostasis de metales en la interacción planta-microorganismo” del CBGP, en colaboración con investigadores del CNRS (Francia), del SLS (Suiza), y del Noble Research Institute (EE.UU.) ha publicado recientemente la caracterización de dos transportadores involucrados en la entrega de zinc (MtZIP6) y de molybdeno (MtMOT1.3) a las células fijadoras de nitrógeno de los nódulos de la leguminosa modelo Medicago truncatula. Estos son transportadores de la membrana plasmática de la célula que introduce los metales en el citosol de la célula. La reducción de los niveles de expresión de estos transportadores resulta en la reducción de la capacidad de fijar nitrógeno de los nódulos. En el caso del mutante en el transportador de molibdeno se debe a que falta un cofactor esencial para el funcionamiento de la nitrogenasa. En el caso de la línea silenciada en el transportador de zinc, la pérdida de la capacidad de fijar nitrógeno se debería a la existencia de zinc-proteínas aún por determinar que juegan un papel importante en la funcionabilidad de la nitrogenasa.
Publicación Original:
Tejada-Jiménez, M; Gil-Díez, P; León-Mediavilla, J; Wen, J; Mysore, KS; Imperial, J; González-Guerrero, M. 2017. "Medicago truncatula Molybdate Transporter type 1 (MtMOT1.3) is a plasma membrane molybdenum transporter required for nitrogenase activity in root nodules under molybdenum deficiency". New Phytologist. DOI: 10.1111/nph.14739".
Abreu, I; Saéz, Á; Castro-Rodríguez, R; Escudero, V; Rodríguez-Haas, B; Senovilla, M; Larue, C; Grolimund, D; Tejada-Jiménez, M; Imperial, J; González-Guerrero, M. 2017. "Medicago truncatula Zinc-Iron Permease6 provides zinc to rhizobia-infected nodule cells". Plant, Cell & Environment. DOI: 10.1111/pce.13035".
Imagen: Localización de MtZIP6 en zona de infección del nódulo de M. truncatula. En rojo se muestra el transportador, en verde el rizobio, y en azul el ADN.
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