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Institut de Recherche Pour le Développement

Una nuova promessa simbiotica pianta-batterica del meccanismo

Lo sviluppo della maggior parte delle piante dipende dalla presenza di importi sufficienti di azoto contenuti nel terreno.

Tuttavia, una famiglia delle piante, i legumi, è parzialmente esente da grazie di questo vincolo alla relativa capacità di vivere in collaborazione con i batteri del terreno di rizobio, genere, capace dell'azoto della riparazione dall'aria. Quando questi batteri entr inare contatto con la loro pianta ospite, innescano nelle radici la formazione e lo sviluppo di organi, chiamati noduli, dove continuano a vivere. Questo stretto rapporto è simbiosi, che avvantaggia entrambi gli organismi in questione: la pianta fornisce gli elementi nutritivi ai batteri che in di ritorno passano sopra l'azoto che hanno immagazzinato in su.

Queste interazioni migliorano le rese del raccolto delle piante leguminose che sono cruciali per la dieta umana (soia, piselli, arachidi e così via…) e come alimentazione animale (erba medica, trifoglio, lupinella). In più, la coltura dei legumi che vivono nell'associazione simbiotica con i batteri può contribuire agli schemi di rigenerazione della vegetazione sui terreni esauriti in azoto a causa di sfruttamento eccessiva, di erosione o di desertificazione. La copertura della pianta formata così può contribuire a realizzare il ripristino ecologico, arricchendo i terreni in azoto. Tuttavia, i processi simbiotici studiati principalmente interessano le piante leguminose delle zone temperate, pochissimo quelli dei tropici.

La squadra dalle simbiosi Tropicales et Méditerranéennes del DES di Laboratoire del `del IRD' ed i relativi soci (1), prendendo come modello una simbiosi fra un legume acquatico tropicale, Aeschynomene e Bradyrhizobium, batteri della famiglia di Rhizobia, ha rivelato appena un nuovo modo di comunicazione al livello molecolare fra questi due organismi. I batteri di questo modello originale hanno loro propria via fotosintetica, una proprietà unica nel rhizobia (2). Questo carattere speciale conferisce su esso la capacità eccezionale e rara di formare i noduli sui gambi della relativa ospite-pianta. La pianta acquista così la possibilità di riparazione delle quantità di azoto molto più alte che quelle misurate solitamente in piante leguminose che hanno noduli soltanto sulle loro radici.

I ricercatori hanno ordinato (3) i geni di due sforzi batterici di Bradyrhizobium, di ORS278 e di BTAi1, per scoprire il loro trucco genetico ed identificare i geni in questione in questo formulario speciale piuttosto di simbiosi. Questi batteri sono stati trovati per non avere geni di cenno del capo, solitamente essenziali per la nodulazione. Bradyrhizobium conseguentemente è sembrato usare i meccanismi che hanno coinvolto altri geni. Questo risultato sorprendente mette in dubbio il modello universalmente riconosciuto della comunicazione molecolare che inizia la simbiosi del rhizobia-legume. Questo modello comune richiede la presenza di parecchi geni di cenno del capo che permettono la sintesi del fattore di cenno del capo, un residuo ha elaborato dal batterio che permette alla pianta di riconoscerlo, dal riconoscimento molecolare, quindi permettente che il microorganismo penetri all'interno della pianta dai capelli di radice. L'individuazione solleva il problema quanto a che cosa segnalare la via Bradyrhizodium potrebbe usare per guadagnare l'entrata alla pianta e per provocare la nodulazione.

La prima osservazione era che i batteri non hanno penetrato le radici della relativa ospite-pianta dai capelli. Ha approfittato “della crepa suddivide in zone„ paragonabile con le zone della ferita. L'insieme dei risultati ottenuti da lavoro successivo, cercante di identificare i geni in questione nella produzione della molecola sconosciuta del segnale che svolge il ruolo del fattore di cenno del capo, richiamata l'ipotesi della squadra che una molecola simile ad un ormone di pianta (4), citochinina, potrebbe comportarsi nei meccanismi innescando la nodulazione. La scoperta della natura della molecola del segnale in se, che rimane completamente essere determinata, porta un'occhiata delle applicazioni agricole future.

Molte piante vivono nella simbiosi con i batteri, ma i meccanismi sono conosciuti per soltanto un piccolo numero di queste interazioni. La dimostrazione delle vie alternative capaci dell'avviamento del segnale della nodulazione in determinato rhizobia sta promettendo per le tecniche future per introdurre questi batteri nell'associazione con differenti piante leguminose. Quindi diventa possibile aumentare la produzione agricola di maggior numero delle piante importanti, considerevolmente in paesi tropicali, mentre riduce l'uso dei fertilizzanti.

Stéphane Sapolin/Marie Guillaume-Signoret IRD:

(1) questa ricerca è stata condotta nelle simbiosi Tropicales et Méditerranéennes del DES di Laboratoire del `', unità di ricerca mista UMR 113 (IRD, CIRAD, AGRO-M, AICN, università di Montpellier 2), con la partecipazione del Genoscope a Evry, il CEA, l'istituto del genoma del giunto della DAINA, l'università di Minnesota e l'università di Missouri.

(2) vede il bollettino scientifico n°154 accessibile su www.ird.fr/fr/actualites/fiches/2002/fiche154.htm

(3) ordinando: metodo di biologia molecolare che può identificare tutte le sequenze del DNA di un organismo e quindi dei relativi geni.

(4) gli ormoni di pianta svolgono un ruolo nella comunicazione in seno ad una pianta.

Contatto:
Eric Giraud - simbiosi Tropicales et Méditerranéennes del DES di IRD UR 040 Laboratoire
(LSTM)
Telefono: 33 467593783
Email: giraud@mpl.ird.fr

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Riferimento:
Eric Giraud ed altri.
Genoscope CNRS-UMR 8030, Atelier de Génomique Comparative
Genoscope, Centre National de Séquençage
CEA Cadarache, Francia.
“Simbiosi del legume: Assenza di geni di cenno del capo scienza in Bradyrhizobia fotosintetico„, giugno il primo, 2007.