Identifiquen un gen clau dels bacteris que permet fixar el nitrogen en les plantes
Un equip de científics de la Universitat de Salamanca, adscrit al Departament de Microbiologia i Genètica, ha identificat una molècula clau en el desenvolupament de la simbiosi que fixa el nitrogen entre les lleguminoses i el bacteri Rhizobium. La troballa del grup d'investigadors, dirigits per Pedro Mateos, suposa un avanç en la disminució de l'ús de fertilitzants químics per a l'agricultura.
A l'esquerra el gen CelC2 bloquejat i a la dreta actiu. Font: USAL
Alguns microorganismes són capaços de transformar el nitrogen molecular en nitrogen combinat mitjançant un complex procés denominat "fixació biològica". Aquest procés bioquímic és, després de la fotosíntesi, el més important pel manteniment de la vida en la Terra, ja que és crucial en el cicle biogeoquímic del nitrogen. Per això, la seva potenciació en agricultura disminuiria la despesa que representa la fertilització nitrogenada, així com els perills que comporta el seu abús. Mitjançant tècniques de genètica inversa, els investigadors han localitzat, caracteritzat, bloquejat i complementat el gen CelC2. La seva importància rau en el fet que és el gen que necessita el bacteri fixador de nitrogen Rhizobium per a establir la interacció simbiòtica amb la seva planta hoste que l'ajuda en la seva nutrició. La troballa suposa un important pas en l'impuls de l'ús de biofertilizants microbians en els cultius agrícoles en detriment dels químics. A més, els resultats de la investigació s'han publicat a la prestigiosa revista PNAS, de l'Acadèmia de les Ciències dels Estats Units.
Celulasa CelC2
Aquesta celulasa és la molècula clau que permet l'entrada del microorganisme en la planta. Es tracta d'un enzim molt específic, lligat al bacteri, que serveix per trencar la cel·lulosa de la paret de la cèl·lula vegetal sense que pateixi danys. A més, crea un portal d'entrada per on el bacteri penetra a l'interior de l'arrel, una fase essencial del procés de fixació. Els investigadors de la Universitat de Salamanca han pres com a model l'estudi de la simbiosi entre el Rhizobium i el trèvol. Els seus resultats van permetre identificar de forma inequívoca la proteïna i gen responsables, observant com el bacteri colonitza els pèls de l'arrel, que es corben i l'atrapen. L'equip de científics de la Universitat de Salamanca va realitzar una purificació bioquímica de l'enzim i la va caracteritzar, veient com actuava. El següent pas va ser la confirmació. Per això van recórrer a la Biologia Molecular creant mutants que eliminaven el gen en qüestió i van comprovar la seva funció biològica. La investigació confirma que el procés d'infecció es paralitza quan es bloqueja aquest gen (sintetitzant una proteïna incorrecta) i torna a funcionar quan s'introdueix de nou el gen, sintetitzant la proteïna correcta.
Descobreixen el mecanisme "nutricional"
Les dades han permès constatar que el bacteri Rhizobium només ajuda a la nutrició de les lleguminoses, és a dir, no suposa un perill per a la planta. A més, els investigadors han descobert el mecanisme "nutricional", troballa que obre noves vies al possible desenvolupament de la mateixa tècnica per a altres cultius. De fet, els científics ja han assajat amb èxit en cultius com la maduixa, l'arròs o l'ordi obtenint satisfactoris resultats, no lligats exclusivament al procés de fixació de nitrogen.
Nitrogen i fertilitzants químics
El nitrogen és, juntament amb l'aigua, el nutrient que limita la producció agrícola, ja que les plantes només poden assimilar el nitrogen en forma combinada, com amoni o nitrats. En l'agricultura actual hi ha un ús massiu de fertilitzants químics per a satisfer les demandes d'aliments tot i que ha ocasionat seriosos perjudicis al medi ambient. Tanmateix, les directius europees, nacionals i regionals més recents impulsen el millor aprofitament dels recursos microbians del sòl que promoguin el creixement de les plantes.