La raíz en la selección de la rizobiota
En esta revisión Sasse y colaboradores, analizan los factores fisiológicos de las plantas que podrían tener un efecto en las comunidades de microorganismos asociadas a la raíz, centrandose en los siguintes puntos: 1) efecto de la morfología y fisiología de la raíz; 2) como los exudados de raíz moldean el rizobioma; 3) proteínas involucradas en el transporte de los exudados hacia el exterior de la raíz.
Las comunidades de microorganismos son afectadas diferencialmente dependiendo de su posición en el eje de la raíz, pues existen distintos patrones espaciales de secreción de exudados. En este sentido, las zonas más maduras de la raíz, presentan comunidades de microorganismos que incluyen descomponedores; mientras que las puntas de la raíces cuentan con una mayor proporción de bacterias en relación con otros tejidos. Además, las puntas de las raíces liberan las células borde, las cuales expresan distintos genes y liberan mucílago hacia la rizósfera. El mucílago a su vez contiene exopolisacáridos y proteínas con funciones antimicrobianas y DNA extracelular involucrado en la defensa contra hongos y algunas bacterias. No obstante, la función de las células borde no se limita a la interacción con patógenos, puesto que también liberan flavonodides que atrean rizobios; arabinogalactanos que desencadenan la formación de biofilm de bacterias particulares; otros compuestos (no caracterizados) que inducen la ramificación de las microrrizas; así como compuestos de bajo peso molecular que pueden actuar como nutrientes o señalizadores.
A diferencia del suelo, donde las fuentes de carbono pueden ser rapidamente consumidas por microorganismos heterótrofos, la liberación de exudados por parte de las plantas, convierte a la rizósfera en un nicho rico en carbono que permite el establecimiento de comunidades de microorganismos. Asi mismo, se ha probado que la diversidad de dichos microorganismos puede estar relacionada con la diversidad vegetal y que la adición de mezclas de exudados a monucultivos también provoca incrementos en la diversidad. Estos efectos de los exudados en la diversidad, parecen estar relacionados con otros efectos en las comunidades de microorganismos como lo han revelado los análisis de redes, dónde se han observado más interacciones entre los miembros de las comunidades asociadas a la raíz que en las asociadas a los suelos y aunque no es muy claro si las relaciones que establecen son principalmente positivas o negativas, se basan en cambios en la expresión genética, dónde se regularía a genes involucrados con la liberación y transporte de metabolitos. Por otro lado, es importante considerar que la liberación de exudados por parte de las plantas depende de su genotipo y estado de desarrollo, pero también puede ser moldeada por el estrés abiótico, como se ha visto en las cantidades de aminoácidos, carbohidratos y ácidos orgánicos secretados bajo déficit de fosfato, hierro, nitrógeno y potasio.
Finalmente es importante considerar que para que los exudados sean liberados hacia la rizósfera, debe existir una serie de mecanismos que permitan su transporte. En el casi de los compuestos pequeños e hidrofílicos, el transporte ocurre por difusión de acuerdo con un gradiente de concentración; mientras que el trasnporte de otros compuestos de mayor tamaño depende de canales de proteínas y de transporte activo.
De acuerdo con su revisión, los autores del trabajo proponen un modelo donde las plantas modulan las interacciones microbianas por medio medio de la modulación de sus perfiles de exudados, la morfología de su raíz, regulación de las actividades de su sistema inmune. Por su parte, los microorganismos que colonizaran la raíz, requieren ser metabolicamente activos para poder sensar los exudados de las plantas, moverse hacia la raíz y competir de manera exitosa con otros microorganismos de la raíz.
export certain metabolites into the rhizosphere. This network is depicted by broken arrows. Exometabolites can have
nutritional value and signaling functions (unbroken arrows indicate direction; if the metabolite has only a nutrient or signaling
function, the role is specified in brackets). Some microbial epiphytes can migrate from the rhizosphere into the rhizoplane
and into the root, where they become endophytes. Plant–microbe and microbe–microbe exometabolite interactions are
displayed with numbers: (1) substrate competition between microbes, or between microbes and roots; (2) plant growth
promotion by microbial compounds; and (3) rhizosphere effect, likely influenced by the presence of exometabolites. Plant
and microbial exudates are displayed as gradients. Organisms and cells are not to scale.
Referencia:
Sasse, J., Martinoia, E., & Northen, T. (2018). Feed your friends: do plant exudates shape the root microbiome?. Trends in plant science, 23(1), 25-41.
