La doble cara del metabolismo de auxinas en Bradyrhizobium japonicum

CASSAN, FABRICIO; DONADIO, FLORENCIA; TORRES, DANIELA

Buenos Aires

Jornada; VI JORNADAS BONAERENSES DE MICROBIOLOGÍA DE SUELOS PARA UNA AGRICULTURA SUSTENTABLE; 2019

Universidad de Lomas de Zamora

Bradyrhizobium japonicum E109 es la única bacteria recomendada por el INTA para la formulación de inoculantes para soja y es una de las más utilizadas en los últimos 40 años en nuestro país. La basta información de su comportamiento agronómico, pero la escasa información a nivel molecular nos impulsó a secuenciar su genoma en el 2012. El análisis genómico reveló que ésta bacteria contiene un único replicón de 9.224.208 pares de bases y secuencias génicas relacionadas con mecanismos de promoción del crecimiento vegetal y del estilo de vida rizosférica como la fijación biológica de nitrógeno y la producción de fitohormonas como el ácido indol-3-acético (AIA). El análisis bioinformático, determinó que en E109 existen secuencias codificantes para 3 de las vías de síntesis de AIA descriptas en bacterias: la vía del indol piruvato (IPyA), indol-acetonitrilo (IAN) y la vía indol acetamida (IAM); sin embargo, en nuestras condiciones experimentales no pudimos identificar concentraciones significativas de AIA en cultivos de ésta cepa. Este resultado contradictorio fue también observado por otros investigadores, que notaron que diferentes cepas de Bradyrhizobium sp. no tenían capacidad de sintetizar AIA y por el contrario, podían degradarlo cuando se adicionaba exógenamente. El estudio del metabolismo de AIA en E109 reveló que esta bacteria es incapaz de sintetizar AIA y conjugar AIA con amidas, aunque tiene capacidad para hidrolizar AIA-amidas como de catabolizar auxinas naturales y sintéticas, como IBA (ácido indol butírico) y ANA (ácido acético-1-naftaleno). En la profundización del catabolismo de AIA en ésta cepa encontramos que es capaz de degradar AIA de manera constitutiva, pero degrada a mayor velocidad en fase exponencial y que la degradación es de origen enzimático. La búsqueda de enzimas relacionadas con esta capacidad nos llevó a identificar de manera bioinformática secuencias similares a otras descriptas para el clúster iac de Pseudomonas putida 1290 que contiene 10 genes y que es responsable de degradar el AIA con fines nutricionales. A diferencia del primero, E109 posee un clúster de 5 genes donde iacC e iacD, codifican para una 3-fenilpropionato dioxigenasa. La mutación del gen iacC, evidenció la incapacidad de la bacteria en degradar AIA confirmando que esta enzima es la responsable del catabolismo en ésta bacteria. La evaluación del comportamiento simbiótico en plantas de soja con el mutante deficiente en iacC inducido por la presencia de AIA exógeno evidenció un incremento en la nodulación y en el número de nódulos en raíces primarias, sugiriendo un papel regulador de éste gen en el establecimiento de la simbiosis.