Caracterización de genes de Rhizobium tropici CIAT 899 implicados en la biosíntesis de los factores de nodulación independiente de la activación por flavonoides e inducidos por estrés osmótico

Resumen

En el establecimiento de la simbiosis rizobio-leguminosa, los flavonoides secretados por las raíces activan un regulador transcripcional (proteína NodD) que por unión a unas secuencias promotoras conservadas en los rizobios (nod-box) activan la transcripción de los genes conocidos como genes de nodulación (o genes nod). Estos genes codifican para unas proteínas que están implicadas en la biosíntesis y secreción de una molécula de naturaleza lipoquitooligosacarídica conocida como factor de nodulación (o factor Nod). Este factor inicia una cascada regulatoria en la leguminosa que culmina con la formación de unas estructuras conocidas como nódulos en las raíces donde el rizobio se establecerá y fijará nitrógeno atmosférico hasta una forma utilizable por la planta. Rhizobium tropici CIAT 899 es una estirpe de rizobio que, además de tolerar diferentes estreses abióticos, sintetiza factores Nod bajo estrés salino. Así, en la presente Tesis Doctoral se ha estudiado la regulación de la síntesis de factores Nod en condiciones estresantes y no estresantes, y su implicación en el establecimiento de la simbiosis con diferentes leguminosas como Phaseolus vulgaris, Leucaena leucocephala, Lotus japonicus y Lotus burttii. Para ello, se llevaron a cabo estudios transcriptómicos donde se observó que los genes de nodulación de CIAT 899 se inducen tanto en presencia del flavonoide apigenina como en condiciones de estrés osmótico, ya sea estrés iónico salino o estrés no iónico en presencia de manitol. A continuación, se buscó qué genes están implicados en las vías de síntesis de factores Nod bajo estrés osmótico. Así, por mutagénesis dirigida se determinó que el regulador NodD2 y un regulador perteneciente a la familia AraC son esenciales en la activación de los genes de nodulación y en la síntesis de factores Nod bajo estrés osmótico. Por otro lado, también se identificó a un regulador transcripcional NrcR que, aunque promovió la activación de los genes nod en presencia de apigenina y estrés salino, también reprimió el número de decoraciones que presentaron los factores Nod, además de afectar a otros fenotipos como movilidad de superficie y producción de exopolisacáridos. También se estudió el papel de las tres copias del gen nodA presentes en el genoma de este rizobio. Así, por mutagénesis dirigida por deleción no polar se observó que NodA1 y NodA3 (este a pesar de que nodA3 carece de nod-box) son esenciales en la síntesis de factores Nod en presencia de apigenina y estrés salino, mientras que NodA2 por sí solo no es capaz de sintetizar estas moléculas en presencia de apigenina y solo lo hace ligeramente en presencia de estrés salino. Por último, en cuanto a los fenotipos simbióticos de los mutantes obtenidos anteriormente, se observó que NodD1 es esencial para establecer simbiosis con L. leucocephala y L. japonicus, mientras que ambos NodD1 y NodD2 lo son en las otras dos leguminosas de estudio: P. vulgaris y L. burttii. Por otro lado, se observó que NodA1 o NodA3 por sí solos son suficientes para establecer simbiosis con todas las leguminosas ensayadas, mientras que NodA2 por sí solo no puede establecer simbiosis con L. leucocephala y L. japonicus. Todos estos datos apuntan a que la activación de la síntesis de los factores Nod bajo estrés osmótico juega un papel en el establecimiento de la simbiosis con determinadas leguminosas. Futuros trabajos aportaran más datos acerca de este hecho.