Avances en el análisis proteómico de nódulos de Medicago truncatula rumbo al conocimiento de determinantes en la fijación biológica del nitrógeno eficientes e ineficientes

LUCHETTI, ABRIL; CASTELLANI, LUCAS G.; PÉREZ GIMÉNEZ, JULIETA; TORRES TEJERIZO, GONZALO A.

La Plata

Congreso; V Congreso de Microbiología Agrícola y Ambiental; 2021

División Agrícola y Ambiental de la Asociación Argentina de Microbiología

La simbiosis entre rizobios y plantas leguminosas es un proceso complejo, que se inicia con un intercambio de señales y finaliza con la formación del nódulo. Este órgano se desarrolla en las raíces de las plantas leguminosas, y en él las bacterias se diferencian en bacteroides. El proceso de diferenciación en bacteroides es un proceso clave para la fijación biológica de nitrógeno eficiente. Han sido descriptos numerosos genes de la planta involucrados en este proceso, como por ejemplo los péptidos ricos en cisteínas específicos de nódulos (nodule-specific cysteine-rich peptides, NCRs). Los NCRs son secretados por la planta, y detectados por las bacterias, donde desencadenan cambios en el fenotipo de las mismas. Si bien esta interacción es estudiada desde hace años, es escaso el conocimiento de otros determinantes involucrados en el proceso de diferenciación. Medicago truncatula se encuentra estrechamente relacionada con Medicago sativa (alfalfa) y es utilizada como planta modelo en el estudio de la simbiosis rizobio-leguminosa. Ensifer meliloti establece una simbiosis altamente específica con M. truncatula, siendo el modelo de rizobio eficiente en la fijación biológica del nitrógeno al generar nódulos con bacteroides diferenciados. Otras bacterias como Rhizobium favelukesii son capaces de nodular M. truncatula. Sin embargo, los nódulos generados por esta bacteria son ineficientes en la fijación de nitrógeno. La comparación de los nódulos eficientes e ineficientes, generados por estas dos bacterias, podría ser clave para la búsqueda de genes involucrados en este proceso.Previamente, hemos realizado ensayos transcriptomicos de nódulos de M. truncatula infectados tanto con E. meliloti (simbionte eficiente) como con R. favelukesii (simbionte ineficiente), donde observamos numerosos genes expresados diferencialmente. Por lo tanto, decidimos realizar ensayos proteómicos que nos ayudaran a esclarecer, en mayor escala y detalle, lo que ocurre dentro del nódulo. Estos ensayos permitirán evaluar que proteínas están siendo expresadas, y que proteínas de la planta son dirigidas a las bacterias y bacteroides dentro de los nódulos. Para llevar a cabo este enfoque proteómico, realizamos ensayos de plantas de M. truncatula infectada con ambos rizobios. Luego de 10 y 31 días post-inoculación (dpi) recolectamos los nódulos. Realizamos un gradiente de percoll, que nos permitió separar los bacteroides de las bacterias no diferenciadas del nódulo, y luego procedimos a extraer las proteínas de las mismas. El análisis de las muestras nos permitió identificar aproximadamente 1200 proteínas de cada bacteria, y alrededor de 800 de la planta. Al comparar el número de NCR, vimos que hay un mayor número de NCR identificados en los nódulos de E. meliloti que en los de R. favelukesii. Esto sugiere que la producción de NCR y, por ende, la correcta diferenciación, se ve afectada en función de la bacteria que realiza la infección.