La fijación de nitrógeno es el proceso mediante el cual el nitrógeno atmosférico se convierte en amoníaco, que luego las plantas pueden utilizar para producir proteínas y otros compuestos que contienen nitrógeno. Este proceso es esencial para el crecimiento de las plantas, pero también consume mucha energía. Las leguminosas han desarrollado una relación simbiótica con los rizobios, que son bacterias que viven en nódulos en las raíces de las leguminosas y convierten el nitrógeno atmosférico en amoníaco.
El debate sobre cómo los rizobios rompen las paredes celulares de las legumbres se ha prolongado durante más de 125 años. Algunos científicos creen que los rizobios utilizan un proceso llamado "degradación de la pared celular", en el que secretan enzimas que degradan las paredes celulares de la planta. Otros creen que los rizobios utilizan un proceso llamado "invasión", en el que penetran físicamente las paredes celulares de la planta.
En su estudio, el equipo del JBEI utilizó una combinación de técnicas de microscopía y biología molecular para demostrar que los rizobios utilizan tanto la degradación como la invasión de la pared celular para romper las paredes celulares de las leguminosas. El equipo descubrió que los rizobios primero secretan enzimas que descomponen las paredes celulares de la planta y luego usan estas enzimas para crear canales a través de los cuales pueden penetrar físicamente las paredes celulares.
Este descubrimiento tiene implicaciones importantes para el desarrollo de cultivos fijadores de nitrógeno más eficientes. Al comprender cómo los rizobios rompen las paredes celulares de las leguminosas, los científicos pueden diseñar cultivos que sean más resistentes a la infección por rizobios, lo que podría conducir a una mayor fijación de nitrógeno y mejores rendimientos de los cultivos.
"Este estudio proporciona una nueva comprensión de los mecanismos moleculares que subyacen a la relación simbiótica entre las leguminosas y los rizobios", dijo el director del JBEI, Jay Keasling. "Este conocimiento podría conducir al desarrollo de cultivos fijadores de nitrógeno más eficientes, lo que podría tener un impacto importante en la seguridad alimentaria mundial".
