LysM-RLKs: Jugadores Clave en las Alianzas Plantas-Hongos

Las quininas receptoras como LysM (LysM-RLKs) son proteínas súper importantes en las plantas. Ayudan a las plantas a interactuar con su entorno, incluyendo formar alianzas con hongos. Estas relaciones pueden beneficiar a las plantas al mejorar la absorción de nutrientes, especialmente el fósforo. Entender cómo funcionan estas proteínas es clave para avanzar en nuestro conocimiento sobre la biología de las plantas y la agricultura.

#Origen y Diversidad de LysM-RLKs

Las investigaciones muestran que las LysM-RLKs aparecieron por primera vez en algas verdes. Con el tiempo, evolucionaron y se diversificaron a medida que las plantas empezaron a vivir en la tierra. En las hepáticas actuales, que son algunas de las plantas más simples, los científicos han identificado cuatro grupos de LysM-RLKs. Tres de estos grupos se llaman LYKs, que están relacionados con la inmunidad de las plantas y las interacciones con hongos beneficiosos. El cuarto grupo se conoce como LYR, que tiene una estructura y función un poco diferentes.

En una especie de hepática, Marchantia paleacea, los investigadores encontraron dos LYKs y un LYR. Sin embargo, esta especie ha perdido la capacidad de formar Micorriza Arbuscular (AM), un tipo de simbiosis con hongos, debido a la pérdida de un tercer gen LYK. Todas las LysM-RLKs en esta especie tienen características específicas que sugieren que están posicionadas en la membrana celular de la planta y listas para interactuar con señales externas.

#El papel de LYKa en la simbiosis

Para averiguar cómo cada LysM-RLK contribuye a formar asociaciones con hongos, los científicos crearon mutaciones en la planta M. paleacea que afectaban genes LYK específicos. Se enfocaron en LYKa, LYKb y LYKc. La investigación buscaba ver si estas mutaciones afectaban la capacidad de la planta para formar alianzas con los hongos AM, específicamente Rhizophagus irregularis.

Después de crear estas mutaciones, el equipo revisó si las plantas podían conectarse con los hongos AM. Las observaciones mostraron que las plantas que no tenían LYKa no podían establecer estas alianzas cruciales. Por otro lado, las plantas que carecían de LYKb y LYKc lograron formar conexiones exitosas con los hongos. Los resultados destacaron que LYKa es esencial para formar AM, mientras que LYKb y LYKc parecen tener un papel menor.

#Observando los efectos de las mutaciones

Las técnicas histológicas permitieron a los investigadores visualizar qué tan bien los hongos estaban colonizando las raíces de la planta. En estas observaciones, un cambio de color en el talo de M. paleacea indicó una colonización exitosa por hongos. Las plantas de control y las que tenían mutaciones en LYKb y LYKc mostraron esta pigmentación positiva, mientras que las plantas sin LYKa no lo hicieron. Esta clara distinción reforzó que LYKa es crítica para esta relación simbiótica.

Experimentos adicionales confirmaron que los mutantes de LYKa no mostraron signos de colonización fúngica, a diferencia de sus contrapartes con genes LYK activos. Las observaciones fueron consistentes a través de múltiples experimentos, reforzando la conclusión de que LYKa es vital para la formación de AM.

#El papel de LYR en la simbiosis

A diferencia de los genes LYK, el único gen LYR en M. paleacea no pareció ser necesario para formar AM. Los investigadores realizaron pruebas similares a las que se hicieron en los mutantes LYK. Crearon mutaciones de pérdida de función en el gen LYR y evaluaron si estas plantas todavía podían participar en relaciones simbióticas con hongos AM.

Los resultados indicaron que las plantas con genes LYR mutados no mostraron diferencias significativas en su capacidad para formar AM en comparación con las plantas de control. Ambos tipos de plantas mostraron niveles similares de colonización fúngica, lo que sugiere que LYR no es esencial para este proceso en M. paleacea.

#Entendiendo las señales para la formación de AM

Los hongos AM se comunican con sus parejas vegetales usando señales químicas específicas conocidas como quito-oligosacáridos (COs) y lipo-quito-oligosacáridos (LCOs). Estas señales ayudan a desencadenar respuestas en la planta que apoyan la formación de una relación simbiótica. Los investigadores buscaban explorar cómo reaccionaban los mutantes de LYKa y LYR a estas señales.

Usando una línea de marcador especial en M. paleacea, los investigadores midieron cambios en los niveles de calcio dentro de las plantas cuando se expusieron a COs y LCOs. Las plantas de control respondieron bien a estas señales, mostrando un aumento notable en la concentración de calcio. Sin embargo, las plantas que carecían de LYKa o LYR no respondieron a ninguno de los tratamientos, indicando una falla en la percepción de esas señales esenciales.

Esta incapacidad de responder a las señales relacionadas con AM confirma aún más los roles críticos que juegan LYKa y LYR en la formación de asociaciones exitosas con los hongos AM. Ambas proteínas son necesarias para reconocer las señales producidas por los hongos, que son cruciales para establecer la relación AM.

#Implicaciones para la biología de las plantas y la agricultura

Los hallazgos de esta investigación amplían nuestra comprensión de cómo proteínas específicas en las plantas facilitan alianzas vitales con hongos. Estas interacciones pueden influir significativamente en la absorción de nutrientes de las plantas y en la salud general. Al identificar los roles esenciales que desempeña LYKa en particular, podemos entender mejor cómo las plantas evolucionaron para formar estas relaciones beneficiosas.

Entender las vías de señalización involucradas en estas relaciones simbióticas abre nuevas posibilidades para mejorar la resiliencia de los cultivos y la eficiencia nutricional. Al potencialmente manipular estas vías, podría ser posible crear variedades de cultivos que puedan formar relaciones simbióticas con hongos AM de manera más efectiva, lo que llevaría a un mejor crecimiento y rendimiento.

#Conclusión

El estudio de las LysM-RLKs, en particular en M. paleacea, revela ideas esenciales sobre las interacciones planta-hongo. El papel crítico de LYKa en la formación de micorrizas arbusculares destaca la complejidad de la señalización en plantas y la importancia evolutiva de estas alianzas. A medida que los investigadores continúan explorando estas relaciones, nuevos descubrimientos podrían llevar a soluciones innovadoras para mejorar las prácticas agrícolas y la salud de las plantas.