INVESTIGADORES
MARTINI Maria Carla
congresos y reuniones científicas
Título:
Caracterización de la competitividad temprana de rizobios con tecnologías ómicas modernas. Diseño de estrategias orientadas a la mejora racional de las simbiosis.
Autor/es:
SALAS EUGENIA; LOZANO MAURICIO; LÓPEZ JOSÉ LUIS; GIUSTI MARÍA DE LOS ÁNGELES; DRAGHI WALTER; ALBICORO, FRANCISCO JAVIER; MARTINI MARÍA CARLA; SALTO, ILEANA PAULA; TORRES TEJERIZO GONZALO; FORNASERO, LAURA VIVIANA; TONIUTTI, MARÍA; WIBBERG DANIEL; PUHLER ALFRED; SCHLÜTER ANDREAS; DEL PAPA MARÍA FLORENCIA; MARIANO PISTORIO; PARISI, GUSTAVO; BECKER, ANKE; LAGARES ANTONIO
Lugar:
Balcarce
Reunión:
Jornada; IV Jornadas bonaerenses de microbiología de suelos para una agricultura sustentable; 2014
Resumen:
Los rizobios
son alfa-y beta- proteobacterias que habitan el suelo y pueden
establecer simbiosis fijadoras de nitrógeno con leguminosas. Desde hace más de
dos décadas en nuestro laboratorio hemos estudiado con herramientas diversas, y
centrados en las simbiosis de rizobios con Medicago
spp., la forma en que las bacterias interaccionan físicamente con su leguminosa
huésped, el modo en que los rizobios responden y se adaptan a factores
ambientales que modifican la simbiosis, y los mecanismos genéticos subyacentes
a su evolución genómica en el mediano y largo plazo. Las asociaciones simbióticas son el resultado de un complejo diálogo
molecular entre los rizobios y la planta huésped; como consecuencia del cual
ambos se diferencian y dan lugar a un nuevo órgano, el nódulo radicular fijador
de nitrógeno [1]. En estas asociaciones participan varios genes de ambos
simbiontes que se expresan de modo secuencial y coordinado, de los cuales la
mayoría de los que han sido caracterizados en el rizobio corresponden a
aquellos que son cruciales para que la simbiosis tenga lugar (genes nod, exo,
lps, entre otros [2]). Desde el punto
de vista práctico, sin embargo, son muchos más los genes del rizobio que deben
ser considerados a la hora de escoger cepas de buena performance para elaborar
productos biofertilizantes. Además de ser infectivos y expresar buenas tasas de
fijación de nitrógeno, los rizobios deben ser competitivos para abordar la raíz
en presencia de otras bacterias y rizobios que están presente en el suelo y que
no son necesariamente buenos simbiontes. La competencia entre cepas comienza en
instancias tempranas de la colonización rizosférica, y sobre la base de
aptitudes del rizobio aun no bien caracterizadas a nivel molecular.
Lamentablemente, y por razones técnicas (escasas bacterias, material limitante
para la extracción de RNA y ensayos con microarreglos, posibilidad de expresión
transiente de genes, etc), la identificación de genes que moldean y condicionan
la competencia temprana de los rizobios en el nicho rizosférico es difícil de
abordar.
Recientemente, utilizando tecnologías de alta capacidad de
procesamiento y adecuadas para el estudio de interacciones bacteria-huésped
(STM-Signature Tagged Mutagenesis, y
RIVET-Recombination-based In Vivo
Expression Technology [3]), hemos abordado la búsqueda sistemática de
marcadores genéticos de los rizobios que participen en las etapas tempranas de
la colonización radicular (percepción de la planta, uso de nutrientes, otros). Para
ellos, brevemente, plantas de alfalfa crecidas en macetas con vermiculita y
medio mineral fueron inoculadas, en ensayos paralelos, con diferentes mezclas
(mezcla-1, ???mezcla-n) de aprox. 400 mutantes independientes mini-Tn5 de
rizobios en una concentración total (baja) cercana a las 105
u.f.c./ml. Cada uno de los mutantes (400diferentes/mezcla), posee un transposón
diferente etiquetado con dos secuencias nucleotídicas únicas (?firmas?) que
permiten distinguir un transposón (un mutante) de otro en cualquiera de las
mezclas [4, 5]. Así, cambios en la proporción de un dado mutante (?firma?) en
el inóculo inicial respecto de su proporción en la rizósfera al final del
ensayo; resultó indicativo de de modificaciones en la capacidad de colonización
radicular. La estimación de la proporción de cada mutante en los inóculos y en
rizósfera fue obtenida por amplificación por PCR de regiones de los mini-Tn5
que contienen las firmas y su posterior secuenciamiento (HiSeq-Illumina,
>3x108 lecturas totales) y confirmada en microarreglos. A partir
de dicha estrategia, y del reciente análisis de sólo una de las mezclas que
hemos utilizado, se han podido identificar por STM varios mutantes potencialmente
afectados en la colonización radicular, algunos de los cuales ya han sido
validados fenotípicamente. Además, algunos mutantes que aun deben ser validados
en su fenotipo frente a la cepa salvaje, han sido seleccionados atento a que en
los ensayos de STM han mejorado su representación rizosférica (mutaciones con
posibles efectos positivos sobre la colonización). Como parte de los ensayos
descriptos, hemos incluido tratamientos para investigar la colonización de
raíces de alfalfa a diferentes tiempos (3 y 7 días post-inoculación), y la de raíces
heterólogas (arveja) para investigar eventuales efectos específicos de
colonización. Por otra parte, en ensayos con una configuración similar, hemos
realizado un screening por tecnología
RIVET de genes inducidos por contacto con la raíz y/o por exudados, hacia la
búsqueda e identificación de marcadores y circuitos regulatorios tempranos en
los rizobio. La caracterización de los genes obtenidos, su regulación, rol
jerárquico en la competencia temprana y en la ocupación final de nódulos,
ubicuidad, y especificidad, son herramientas valiosas tanto para la comprensión
de la simbiosis en sus aspectos básicos como para el abordaje cierto de la
mejora racional y eficiente de rizobios inoculantes.