Rhizobium como simbiosoma en plantas leguminosas

Rhizobium como simbiosoma en plantas leguminosas

Es un hecho que todos los organismos se encuentran en interdependencia de una u otra manera; sin embargo, algunos de ellos llevan esta interrelación un poco más lejos. Hablamos de los simbiontes, una clase de organismos en los que esta interacción es tan estrecha que se requieren mutuamente para poder vivir. En este artículo de revisión, hablaremos sobre una pareja específica de simbiontes: las leguminosas y los Rhizobium.

El género Rhizobium agrupa a una clase de bacteria (Gram-negativa) que tienen la capacidad de “fijar” el nitrógeno ambiental al suelo. Estas bacterias viven en asociación con un grupo de plantas llamadas leguminosas (uno de los grupos más grandes de plantas). 

Antes de explicar cómo se produce el proceso de fijación de nitrógeno debemos entender por qué es importante este proceso. No todos los compuestos que poseen nitrógeno pueden ser asimilados por las plantas y no todas las plantas asimilan los mismos tipos de compuestos. La mayor parte del nitrógeno se encuentra en la atmósfera como nitrógeno molecular; en este estado es imposible de utilizar; por lo que requiere de un proceso bioquímico o físico llamado fijación en el que se “habilita” al nitrógeno. En los ecosistemas agrícolas, las bacterias Rhizobium, asociadas con aproximadamente 200 especies de plantas leguminosas, son las principales fijadoras de nitrógeno.(1) Debemos entender que el nitrógeno es un componente indispensable en las proteínas y, por ello, indispensable para la vida.

La relación entre estos organismos se produce en las células de las raíces de las leguminosas mediante la formación de simbiosomas. Estos simbiosomas son organelas que se producen por una diferenciación de la membrana celular llamada membrana peribacteroidal (PBM, por sus siglas en inglés). (2) A través de ella se da el intercambio de nutrientes; principalmente, formas de carbono reducido como suministro energético para las bacterias y nitrógeno fijado desde las bacterias hacia las plantas.

La formación de los nódulos requiere de la expresión coordinada de genes tanto de la planta como de la bacteria. Las señales químicas sintetizadas por las bacterias están basadas en aminoácidos modificados, homoserina lactona (AHL, por sus siglas en inglés), que llevan un sustituyente de cadena acil variable. Los estados iniciales de la formación requieren de la expresión de genes de la nodulación (Nod) por los rhizobios. El gen nodABCFELMN está involucrado en la síntesis de señales (factores Nod) que inducen a formación de nódulos. Estas señales son derivados acetilados de un oligo polímero de N-acetil glucosamina. NodF y NodE determinan el tipo de grupo acilo en la primera molécula de glucosamina del oligómero; mientras que NodL lleva a cabo una acetilación en la posición O del primer residuo. En paralelo, los Rhizobium secretan proteínas dependientes de calcio (llamadas NodO) que, probablemente, interactúan con las células a través de las membranas para estimular el proceso de infección. En los siguientes estadios el contacto entre las membranas celulares lleva un rol muy importante. La superficie bacteriana posee lipopolisacáridos (LPS), aunque aún no ha sido estudiado a fondo el rol de estos compuestos. (3) También es importante para la fijación un conjunto de transportadores de electrones (citocromos). Algunos compuestos producidos por las plantas, importantes para la simbiosis son algunas glicoproteínas y glicolípidos. Usando técnicas especiales se han localizado estos compuestos en el espacio peribacteroidal y en la membrana peribacteroidal.

BIBLIOGRAFÍA:

1. Tomas Smith, Robert Smith. Ecología. Sexta edición. Madrid: Pearson Educación; 2007. 506 p. 

2. Michael K. Udvardi, David A. Day. Metabolite transport across symbiotic membranes of legume nodules. Plant Physiol. 1997; 

3. Prof. Allan Downie, Prof. Nick Brewin. Rhizobium leguminosarum [Internet]. [citado el 23 de octubre de 2016]. Disponible en: https://www.jic.ac.uk/science/molmicro/Rhizo.html