Desvelan la clave de la absorción de un microorganismo que incrementa la nutrición de las plantas

El trabajo de más de dos décadas desde el Departamento de Microbiología y Genética, en la actualidad asociado al Centro Hispano Luso de Investigaciones Agrarias (Ciale), se ha plasmado en esta publicación firmada por varias personas del equipo."Hace tiempo que se lleva buscando el tipo de molécula que nosotros hemos encontrado, porque es la llave que abre la puerta para que este microorganismo pueda penetrar en el interior de la planta, por la raíz, y logre incrementar su desarrollo aportándole nitrógeno", ha declarado Pedro Mateos, científico que ha estado al frente de la investigación en su última fase.

"El segundo elemento más importante para el crecimiento de las plantas después del agua es el nitrógeno, un gas que existe en la atmósfera, pero que la planta no puede utilizar directamente", apunta Mateos. En la agricultura, lo que se hace es añadir fertilizantes químicos a los cultivos para que la planta pueda aprovecharlo. Sin embargo, este microorganismo "capta el nitrógeno atmosférico y se lo pasa a la planta para que lo pueda utilizar".

"Los científicos estábamos buscando qué es lo que permite que entre 100 millones de microorganismos presentes en los suelos, la planta sólo permita que entre el Rhizobium", comenta el experto, a pesar de que se conoce desde hace más de un siglo el fenómeno de la fijación biológica del nitrógeno, es decir, que las plantas se dejan infectar por el microorganismo, que a su vez es el que capta el nitrógeno de la atmósfera.

El trébol como modelo

La molécula clave a la hora de permitir esa penetración del microorganismo en la planta es la celulasa CelC2. "Es una celulasa muy específica ligada a la bacteria. Los microorganismos usan la mayor parte de las celulasas para romper la celulosa y comérsela, pero en este caso su función no tiene nada que ver con esto, ya que su efecto es el contrario", comenta Mateos. En concreto, la investigación ha tomado como modelo el trébol. En esta planta, los científicos salmantinos han observado cómo la bacteria coloniza los pelos de la raíz, que se curvan y dejan atrapada a la bacteria. En ese momento, la molécula que han hallado provoca la degradación de la pared y el microorganismo penetra en la planta.

Otro de los autores del artículo e investigador principal del grupo, Eustoquio Martínez, destaca que la publicación del hallazgo en una revista de tanta trascendencia como PNAS se debe a la meticulosidad de las pruebas realizadas. "Hemos utilizado una gran variedad de metodologías químicas, genéticas y de Biología molecular, de manera que el hecho se ha demostrado de forma inequívoca", señala. "Primero, realizamos una purificación bioquímica de la enzima y la caracterizamos, viendo cómo actúa. Después, para confirmarlo, hemos acudido a la Biología Molecular, creando un mutante al eliminar el gen en cuestión y comprobar que el proceso no funciona sin CelC2. Pocas veces se identifica de forma inequívoca un gen y una función tan concreta", explica.

El gran objetivo: disminuir los fertilizantes

Tanto Eustoquio Martínez como Pedro Mateos señalan que hoy el gran objetivo de este tipo de investigaciones es reducir el uso de fertilizantes. A pesar de que la bacteria Rhizobium sólo es absorbida y sólo ayuda, en principio, a las leguminosas, el hallazgo del mecanismo por el cuál esto ocurre abre la puerta al posible desarrollo de la misma técnica para otros cultivos. De hecho, los científicos salmantinos ya han ensayado con éxito en cultivos como la fresa, el arroz o la cebada. Los fertilizantes químicos dieron lugar a una revolución en la agricultura, pero ahora se ve que son contaminantes.

El primer paso ha sido concienciar a la sociedad, que a su vez presiona a los políticos, que crean legislaciones como la actual, que obliga a reducir el uso de fertilizantes, pero, finalmente, la ciencia tiene que dar una nueva respuesta encontrando soluciones biológicas. Éste es un gran ejemplo de cómo evolucionamos", señala Eustoquio Martínez.