Evaluación de la relevancia de los sistemas de dos componentes en la tolerancia a estrés de Sinorhizobium (Ensifer) meliloti

• Autores: Albicoro, Francisco Javier
• Año de publicación: 2018
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Del Papa, María Florencia; Lagares, Antonio
• Materia: Biología; estrés; Rhizobium; Acidez
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Ensifer meliloti es una α-proteobacteria habitante del suelo que posee la capacidad de asociarse en simbiosis con raíces de plantas leguminosas de los géneros Medicago, Melilotus y Trigonella, y de formar nódulos radiculares dónde el nitrógeno atmosférico es convertido en amonio. La simbiosis rizobio-leguminosa es la responsable de la incorporación del 40% del total del nitrógeno incorporado a la biosfera. Esta alta eficiencia de fijación permite prescindir en parte de la administración de fertilizantes nitrogenados que son costosos, ecológicamente contaminantes y requieren una gran cantidad de combustibles fósiles para su síntesis. Actualmente las leguminosas constituyen el 27% de la producción agrícola del mundo y en las próximas décadas tal producción deberá aumentar para satisfacer las necesidades alimentarias de un mundo más poblado y con menos cantidad de recursos y tierras arables. En este contexto, resulta preponderante aumentar el uso y los rendimientos de especies leguminosas. En su vida libre, los rizobios deben enfrentar situaciones adversas que impactan en la asociación simbiótica, hecho que se pone de manifiesto en una menor supervivencia del rizobio en el suelo y en una senescencia prematura de la planta. Como consecuencia de esto, se obtienen bajos rendimientos de forraje y semilla. Los rizobios tienen la capacidad de adaptarse a las fluctuaciones del ambiente por medio de los llamados sistemas de dos componentes, sistemas con la capacidad de detectar una situación de cambio extra o intracelular, transferir la información y mediar una respuesta celular adaptativa. Frecuentemente, la adaptación está relacionada con modificaciones de la expresión génica que resultan en un cambio del metabolismo. Estos mecanismos de adaptación aún no ha sido evaluado en su totalidad en especies rizobiales, en particular en aquellos relacionados con la fisiología de adaptación a estreses abióticos. El presente trabajo de tesis avanza en el estudio de estos aspectos, haciendo foco en situaciones de estrés que suelen encontrar los rizobios en suelos agrícolas. La manipulación racional de la tolerancia al estrés para el mejoramiento de cepas requiere de una mayor caracterización genética y funcional de los marcadores de resistencia/tolerancia y mecanismos involucrados. En este contexto, nos hemos concentrado en estudiar cómo los rizobios noduladores de alfalfa perciben y se adaptan a condiciones subóptimas del medio. Este trabajo caracteriza el sistema de dos componentes SMc02366/SMc02367, presente en el rizobio modelo E. meliloti 2011, como relevante para la tolerancia a estrés ácido, a altas concentraciones de metales de transición y en el establecimiento de una correcta asociación simbiótica con su planta huésped, alfalfa. Esta tesis en particular, avanza en el estudio de los genes y mecanismos involucrados en los circuitos en los que participan el regulador transcripcional SMc02366 y la histidina quinasa SMc02367. Para ello utilizamos herramientas microbiológicas clásicas, genéticas, bioquímicas, moleculares y ómicas de última generación, construimos bacterias isogénicas mutantes en los componentes de este sistema, y analizamos las consecuencias bioquímicas y metabólicas de tales mutaciones. Abordar estos objetivos podría permitir mejorar las propiedades bacterianas en beneficio de la planta hospedadora y nos acercaría a la posibilidad de emprender el mejoramiento racional del sistema, para el diseño de nuevos productos biofertilizantes conformados por rizobios fijadores de nitrógeno y promotores del crecimiento vegetal. De esta manera, es posible progresar en la optimización de la Fijación Biológica de Nitrógeno por la simbiosis rizobio-leguminosa, un proceso natural que es clave para enfrentar las demandas que el planeta enfrentará en las próximas décadas.
Doctor en Ciencias Exactas, área Ciencias Biológicas
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas