La alianza entre la bacteria Rhizobium y las leguminosas proporciona a los sistemas agrícolas una fuente sostenible de nitrógeno en contraste con el uso de fertilizantes. Sin embargo, para que esta interacción ocurra, es necesario que se establezca un diálogo molecular entre la planta y la bacteria. Una vez logrado, se forman nódulos en las raíces, donde la bacteria fija el nitrógeno atmosférico y posteriormente lo transfiere a la planta. Al mismo tiempo, la bacteria depende completamente de los nutrientes que le proporciona la leguminosa, por lo que activa mecanismos de captación de zinc que parecen ser esenciales tanto para adaptarse a las condiciones impuestas por la planta como para el funcionamiento de la propia bacteria.
Estudios previos han demostrado que existen una serie de proteínas bacterianas que se expresan de forma diferente en la simbiosis de Rhizobium leguminosarum con plantas de guisante y lenteja. Ahora se sospecha que estas moléculas inusuales podrían estar implicadas en la adaptación de la bacteria a su leguminosa huésped. Entre todas se identificó una proteína de unión a metal, componente de un sistema transportador, que mostró mayores niveles de expresión en la simbiosis con plantas de guisante, sugiriendo que la disponibilidad de este nutriente es más limitada en esta leguminosa. El análisis del genoma de esta especie rizobiana también mostró la existencia de un sistema transportador de alta afinidad por zinc cuya función ha resultado ser también clave para la simbiosis. Indispensables en guisantes y lentejas
En el trabajo publicado en la revista Frontiers in Plant Science por investigadores del CBGP, se demuestra que al menos uno de los dos sistemas transportadores debe estar presente para permitir el crecimiento bacteriano en condiciones de zinc limitante. Los autores han comprobado que la expresión de ambos sistemas de simbiosis de Rhizobium leguminosarum se induce en respuesta a bajas concentraciones de este metal.
Además, los resultados muestran que ambos sistemas son fundamentales para lograr un rendimiento simbiótico óptimo en las dos plantas huésped: guisante y lenteja. Los investigadores identificaron tres residuos de histidina, conservados en otras proteínas de unión a zinc, que resultan esenciales para el funcionamiento de la proteína de unión a metal sobreexpresada en guisante, posiblemente al participar en la coordinación del zinc.
Estos resultados, junto con el hecho de que la expresión del sistema transportador dependiente de la leguminosa aumenta en guisante en comparación con los niveles observados en lenteja, sugieren que este sistema podría desempeñar una función auxiliar en la captación de zinc bajo condiciones de deficiencia y tener un papel relevante en la adaptación de la bacteria a su leguminosa huésped.
Imagen: Joanna N. Soldek, primera autora del artículo, observando las leguminosas con y sin nódulos simbióticos / CBGP
Publicación Original: Soldek, J.N., Ballesteros-Gutiérrez, M., Díaz-Sáez, L., Delgado-Santamaría, I., Palacios, J.M., Albareda, M. 2025. Two zinc ABC transporters contribute to Rhizobium leguminosarum symbiosis with Pisum sativum and Lens culinaris. Frontiers in Plant Science 16. DOI: 10.3389/fpls.2025.1598744
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