Genes microbianos mejoran el crecimiento vegetal

Bacterias en el interior de la planta
Bacterias en el interior de una planta

Se podría pensar que las bacterias que invaden los árboles están ahí para provocar una destrucción segura. Pero al igual que las “bacterias útiles” que viven dentro de nuestras entrañas, algunos microbios ayudan a las plantas para que prosperen. Para saber lo que sucede en estas interacciones microbio-planta, los científicos del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) del Laboratorio Nacional Brookhaven han descifrado el genoma de un microbio que vive en una planta el cuál podría aumentar hasta un 40% crecimiento de la misma. Sus estudios, que se describen en PLoS Genetics, identificaron una amplia gama de genes que contribuyen a explicar esta historia de simbiosis. El trabajo podía mover el enfoque de la utilización de bacterias como agentes potenciadores de crecimiento un poco más a la aplicación de mejoras en la agricultura y la producción de biocombustibles.
Los biocombustibles derivados de plantas son una fuente atractiva de energía alternativas, pero muchos de los cultivos que son materia prima para biocombustibles están en competencia directa por los recursos agrícolas con los cultivos destinados para alimentos, tales como tierra, agua y fertilizantes. La investigación está buscando maneras de mejorar el crecimiento de las plantas que son la base para desarrollar biocombustibles en tierras que no se puede utilizar económicamente para la producción de alimentos. También podría utilizarse para aumentar la productividad de los cultivos de alimentos.
El equipo de Brookhaven ha estado estudiando una especie de bacterias aisladas de las raíces de los álamos. “El álamo es una especie de modelo para la producción de biocombustibles, en parte debido a su capacidad de crecer en suelos marginales no aptos para cultivos de alimentos”, dijo el científico Daniel (Niels) van der Lelie, quien dirige el programa de investigación. Los estudios anteriores de los van der Lelie-Taghavi grupo han demostrado que la bacteria Enterobacter (sp 638) aumenta el crecimiento del álamo en hasta un 40 por ciento.
En el estudio actual (a través de la secuenciación del genoma realizado en conjunto Instituto DOE Genoma y los análisis metabólicos realizados en la Universidad de Carolina del Sur) los científicos identificaron un conjunto de genes que ayudan a que Enterobacter (sp 638) se establezca en este nicho. Los estudios también revelaron interacciones entre el microbio y su anfitrión que ayudan a la planta a sobrevivir y prosperar.
Entre los genes bacterianos identificados están los que codifican para proteínas que ayudan al microbio a sobrevivir y competir con otras especies por los recursos en el suelo y a absorber los nutrientes liberados por las raíces de la planta. Los microorganismos también tienen genes que proporcionan beneficios para la planta, incluyendo: genes que pueden ayudar a conferir resistencia a la sequía y la capacidad de coexistir con metales tóxicos, genes que producen antibióticos que protegen a las plantas contra las infecciones de hongos y bacterias, y genes que inducen el crecimiento a las plantas crecimiento como son las fitohormonas, precursores que el álamo no puede producir por sí solo.
Las plantas pueden metabolizar los azúcares que toman del suelo y esto genera unos productos que los utilizan los microorganismos para generar las fitohormonas. Curiosamente, los genes que permiten a las bacterias metabolizar el azúcar y los genes que producen las fitohormonas se encuentran agrupados y asilados del resto, lo que sugiere que pueden haber sido adquiridos conjuntamente por transferencia horizontal.
Los científicos planean continuar su trabajo mediante el estudio de cómo estos genes se expresan durante las diferentes etapas de la colonización bacteriana de los álamos.
Como cabía de esperar, este estudio se basa también en técnicas de PCR cuantitativa para los estudios de expresión. Esperemos que sigan por este buen camino.

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Las algas en el futuro de la energía

El uso de las algas verdes para generar aceite de hidrocarburos para la producción de biocombustibles no es nada nuevo, la naturaleza ha estado haciendo durante cientos de millones de años. Sin embargo, estudios actuales han verificado la idea de que cierta especie de alga puede ser responsable de la generación de ciertos yacimientos de petróleo. Esto se ha deducido porque la composición de los aceites generados por esta alga son responsables del origen del petróleo. Por lo tanto, se podrían utilizar esos aceites para generar energía sin esperar el tiempo de maduración del petróleo. “Los aceites de la alga verde Botryococcus braunii puede ser fácilmente detectado en depósitos de petróleo y los yacimientos de carbón. Esto sugiere que B. braunii ha contribuido al desarrollo de estos depósitos y puede ser el principal contribuyente,” dijo el Dr. Timothy Devarenne, principal responsable de la investigación que finalizó diciendo “Esto significa que ya estamos utilizando estos aceites para producir gasolina del petróleo.”
Lo mejor de todo es que ya hay un equipo de investigadores que está estudiando los mecanismos moleculares de la producción del aceite, tanto sus genes como las rutas implicadas en el desarrollo. En este caso, la fotosíntesis es una de las vías metabólicas que tienen gran interés en este estudio por su implicación energética en el proceso.
A modo de curiosidad, estas algas pueden almacenar entre un 30 y 40% de su peso seco en aceites y generar a su vez un 80% de su peso seco en hidrocarburos, por lo que las convierte pueden en el único organismo fotosintético capaz de producir suficiente biocombustible para satisfacer las demandas de transporte.
El equipo determinó el tamaño del genoma de B. braunii y se estima en 166,2 ± 2,2 millones de pares de bases. El tamaño del genoma humano es de aproximadamente 3,1 mil millones de pares de bases. El del ratón doméstico también es cerca de 3 mil millones de pares base.

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