La simbiosis micorrícica: una asociación de beneficios recíprocos
El Laccaria bicolor es un hongo forestal que, al igual que los boletos y las trufas, tiene la capacidad de establecer asociaciones simbióticas con diversas especies forestales, como las hayas, los robles y los pinos. El hongo forma una red subterránea que entra en contacto con las raíces de los árboles para formar una estructura de intercambio: la micorriza. En esta simbiosis el hongo transfiere a la planta minerales (fósforo, nitratos, amonio) y aminoácidos, al tiempo que se beneficia de un acceso preferencial a los azúcares simples resultantes de la fotosíntesis de la planta. Para Francis Martin, director de la unidad mixta de investigación INRA-Universidad de Nancy y coordinador de este programa de genómica, «las micorrizas son esenciales en los ecosistemas terrestres, pues la mayoría de las plantas dependen de este tipo de interacciones para prosperar».
Con el objetivo de comprender las bases genéticas de las simbiosis micorrícicas, un consorcio internacional de investigadores ha secuenciado los 65 millones de pares de bases del hongo Laccaria bicolor. Este genoma, el mayor conocido entre los hongos, contiene unos 20.000 genes, de los que varias centenas nunca se habían identificado y podrían desempeñar un papel fundamental en el establecimiento de la vida simbiótica.
Laccaria bicolor es el primer hongo micorrícico que se ha secuenciado. Ha sido escogido como modelo debido a su importancia ecológica y agronómica. En efecto, está muy extendido en los bosques y se utiliza, mediante la micorrización controlada, en plantaciones del mundo entero. Además, se vende en Francia, bajo licencia del INRA, para obtener plantas forestales de gran calidad.
Un equipamiento enzimático adaptado a la «doble vida» de Laccaria: en simbiosis y libre en el lecho forestal
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© INRA, Dominique Vairelles, ref. 9049-IMG0018
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Al realizar el inventario de los genes de Laccaria, los investigadores se han llevado una sorpresa al constatar que este hongo no posee el arsenal enzimático necesario para la degradación de los polisacáridos, los azúcares complejos constituyentes de las paredes vegetales (celulosa, pectina). Esas enzimas de degradación suelen estar presentes en los hongos que viven en las plantas o en el suelo. Ese hecho explica que ese hongo pueda vivir en la raíz de su huésped sin agredirlo, en una relación de beneficios recíprocos.
En cambio, Laccaria puede aprovechar eficazmente las proteínas de las hojas descompuestas en el detritus del lecho del bosque. Dicha capacidad de degradación le permite a Laccaria subsistir temporalmente en estado libre antes de que se produzca la simbiosis y desempeñar un papel crucial en el ciclo del nitrógeno en el bosque. Una amplia diversidad de transportadores de compuestos nitrogenados hace que Laccaria pueda utilizar esas diversas fuentes de nitrógeno.
Nuevas proteínas que podrían estar relacionadas con la simbiosis
El genoma de este hongo simbiótico codifica centenares de proteínas que nunca se habían encontrado en otros hongos. Tales proteínas podrían jugar un rol en el establecimiento de la simbiosis. Algunas de ellas son secretadas en la interfase simbiótica y parecen intervenir en el complejo diálogo que se establece entre ambas partes.
La comparación del genoma de Laccaria con el de otros hongos simbióticos, como el de la trufa negra, cuya secuenciación se está llevando a cabo actualmente en el Génoscope (Centro Nacional de Secuenciación de Francia), permitirá ir atando cabos para confirmar estas primeras observaciones y precisar cómo han ido surgiendo en el transcurso de la evolución las simbiosis entre plantas y hongos.
En el futuro, la identificación de los factores clave de la simbiosis ayudará a comprender la formación de las fructificaciones de los hongos comestibles y a optimizar la producción forestal a través de un mayor dominio de la micorrización. Tales conocimientos también permitirán entender mejor cómo se adaptan los árboles y su población de microorganismos beneficiosos al cambio global que se está produciendo y a los múltiples desafíos que conllevan.
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Si desea más información, visite: www.jgi.doe.gov/laccaria
Fuente: «The genome of Laccaria bicolor provides insights into mycorrhizal simbiosis», Nature, 06-03-2008
F. Martin1, A. Aerts2, D. Ahrén3, A. Brun1, E. G. J. Danchin4, F. Duchaussoy1, J. Gibon1, A. Kohler1, E. Lindquist2,
V. Pereda1, A. Salamov2, H. J. Shapiro2, J. Wuyts1,5, D. Blaudez1, M. Buée1, P. Brokstein2, B. Canbäck3, D. Cohen1,
P. E. Courty1, P. M. Coutinho4, C. Delaruelle1, J. C. Detter2, A. Deveau1, S. DiFazio6, S. Duplessis1,
L. Fraissinet-Tachet8, E. Lucic1, P. Frey-Klett1, C. Fourrey1, I. Feussner7, G. Gay8, J. Grimwood9, P. J. Hoegger10,
P. Jain11, S. Kilaru10, J. Labbé1, Y. C. Lin5, V. Legué1, F. Le Tacon1, R. Marmeisse8, D. Melayah8, B. Montanini1,
M. Muratet11, U. Nehls12, H. Niculita-Hirzel13, M. P. Oudot-Le Secq1, M. Peter1,14, H. Quesneville15, B. Rajashekar3,
M. Reich1,10, N. Rouhier1, J. Schmutz9, T. Yin16, M. Chalot1, B. Henrissat4, U. Kües10, S. Lucas2, Y. Van de Peer5,
G. K. Podila11, A. Polle10, P. J. Pukkila17, P. M. Richardson2, P. Rouzé5,18, I. R. Sanders13, J. E. Stajich19, A. Tunlid3,
G. Tuskan16 & I. V. Grigoriev2
1 UMR 1136, INRA-Nancy-Université, Interactions Arbres/Microorganismes, INRA-Nancy, 54280 Champenoux, France.
2 US DOE Joint Genome Institute, Walnut Creek, California 94598, USA.
3 Microbial Ecology, Lund University, SE-223 62 Lund, Sweden.
4 Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques, UMR 6098 CNRS-Universités Aix-Marseille I& II, 13288 Marseille Cedex 9, France.
5 Department of Plant Systems Biology, Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology (VIB), Ghent University, B-9052 Ghent, Belgium.
6 Department of Biology, West Virginia University, Morgantown, West Virginia 26506, USA.
7 Department for Plant Biochemistry, Georg-August-Universität Göttingen, 37077
Göttingen, Germany.
8 Université Lyon 1, UMR CNRS - USC INRA d’Ecologie Microbienne, 69622 Villeurbanne, France.
9 Stanford Human Genome Center, Department of Genetics,
Stanford University School of Medicine, 975 California Avenue, Palo Alto, California 94304, USA.
10 Institute of Forest Botany, Georg-August-Universität, 37077 Göttingen, Germany.
11 Department of Biological Sciences, University of Alabama, Huntsville, Alabama 35899, USA.
12 Eberhard-Karls-Universität, Physiologische Oekologie der Pflanzen, 72076 Tübingen,
Germany.
13 Department of Ecology & Evolution, University of Lausanne, 1015 Lausanne, Switzerland.
14 Swiss Federal Research Institute WSL, 8903 Birmensdorf, Switzerland.
15 Unité de Recherches en Génomique-Info, INRA-Evry, 91034 Evry Cedex, France.
16 Environmental Science Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TEN 37831, USA.
17 Department of Biology, The University of North Carolina, Chapel Hill, North Carolina 27599-3280, USA.
18 Laboratoire Associé de l’INRA, Ghent University, B-9052 Gent, Belgium.
19 Department of Plant and Microbial Biology, University of California, Berkeley, California 94720-3102, USA.
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