Cómo las plantas y los hongos cooperan a nivel molecular

Investigadores del Instituto Boyce Thompson han identificado cómo las plantas y los hongos coordinan, a nivel molecular, una alianza que sustenta aproximadamente el 80% de las especies vegetales del planeta. El estudio detalla qué proteínas interactúan en las raíces para permitir el intercambio de nutrientes. El descubrimiento amplía las posibilidades de desarrollar cultivares más eficientes en el uso del fósforo y otros minerales.

La asociación entre las plantas y los hongos del suelo existe desde hace unos 450 millones de años. Los hongos penetran en las raíces y aportan minerales. Las plantas se benefician mutuamente con azúcares y lípidos producidos en la fotosíntesis. A pesar de la importancia agrícola de esta relación, se carecía de datos sobre su organización dentro de las células.

El equipo, dirigido por la profesora Maria Harrison, combinó dos enfoques experimentales. El primero utiliza un sistema de cribado de levaduras, junto con la secuenciación de ADN, para mapear las interacciones entre miles de proteínas. El segundo confirma estas interacciones directamente en raíces vivas, mediante fluorescencia, solo cuando las proteínas se conectan físicamente en el punto correcto de la célula.

Los métodos permitieron superar una limitación histórica en este campo. Las células donde se produce el intercambio entre plantas y hongos son escasas en el tejido radicular. Esto dificultaba la observación de interacciones específicas entre proteínas. Con las nuevas herramientas, los científicos pudieron identificar las moléculas asociadas exactamente donde se produce la simbiosis.

Prueba de concepto
Como prueba de concepto, el grupo analizó la proteína CKL2, esencial para las micorrizas arbusculares. El cribado identificó proteínas de la familia 14-3-3 como los principales socios de CKL2. Las pruebas en raíces confirmaron la interacción en la membrana periarbuscular, la región donde se produce el intercambio de nutrientes entre organismos.

Cuando los investigadores redujeron los niveles de proteínas 14-3-3 en las plantas, la colonización fúngica disminuyó aproximadamente un 31 %. El resultado indica un papel directo de estas proteínas en el mantenimiento de la simbiosis.

Los autores pusieron los recursos experimentales a disposición de otros laboratorios. Se espera acelerar los estudios sobre proteínas vinculadas a la nutrición vegetal. Este avance podría respaldar programas de mejoramiento que buscan reducir el uso de fertilizantes sintéticos, con un impacto directo en los costos de producción y el medio ambiente.