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Observaciones sobre la modulación morfológica en raíces de plantas in-vitro, usando Rhizobium (CCAB101/b) como inoculante
Rhizobium es un género relevante de bacterias del rizoma que forma asociaciones simbióticas benéficas con las raíces de cierto tipo de plantas, sobre todo: leguminosas. Los rizobios cambian la morfología de las raíces y la fisiología en general de las plantas, mejorando su crecimiento. Como veremos a continuación, Rhizobium es un ejemplo excepcional de modulador de morfología en la naturaleza.
Los rizobios son bacterias que habitan en el suelo, de nado libre, gram-negativas, de motilidad positiva en placa. Rhizobium leguminosarum CCAB101/b puede crecer en una variedad de medios de cultivo tales como agar nutritivo, LB, PDA, Czapeck-Dox, Pikovskaya (solubilización de fosfato), y por supuesto en medios carentes de nitrógeno. Se ha reportado que la tasa de fijación de nitrógeno por Rhizobium en varios cultivos de leguminosas se acerca a los 300 kg N/ha/año [1].
INTERACCIÓN RIZOBIO - PLANTA
Los rizobios ingresan a las raíces de las plantas y crean nódulos, dentro de los cuales el nitrógeno molecular (N2) se reduce a amoníaco, que luego la planta utiliza para sintetizar vitaminas, proteínas y otras sustancias que contienen nitrógeno. Como resultado, estos nódulos radiculares sirven como sitios de almacenamiento de iones de amonio [2].
Es importante mencionar que a la fecha, no está claro si los beneficios de esta asociación, mayor producción de biomasa vegetativa y reproductiva, probablemente se deban a la modulación de la arquitectura de las raíces de la planta para una adquisición más eficiente de ciertos nutrientes del suelo [p.ej. N, fósforo (P), potasio (K), magnesio (Mg), calcio (Ca), zinc (Zn), sodio (Na) y molibdeno (Mo)] en lugar de fijación biológica de N [3].
MECANISMO DE NODULACIÓN (SIMBIOSIS)
Rhizobium es quimotáctico sobre las raíces de las plantas.
En la superficie de las raíces, Rhizobium altera el crecimiento de los pelos epidérmicos, que crecen deformes o directamente, rizados.
Las células del endodermis vegetal, comienzan a proliferar. Las bacterias atrapadas entre el nuevo tejido vegetal proliferan y colonizan toda la superficie de contacto.
La célula vegetal es estimulada para producir «filamentos de infección» fabricados de la estructura de la pared celular. Que generan ramificaciones y penetran a otras células vecinas para generar una raíz globosa o nódulo.
Los rizobios se establecen de por vida en el interior de las células, para el intercambio de metabolitos y la fijación de nitrógeno.
El nódulo se convierte en un sitio de almacenamiento de nutrientes durante el tiempo de vida de la planta, mejorando
el rendimiento de biomasa vegetativa y frutos [4].
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Se estudió el comportamiento de Rhizobium leguminosarum CCAB 101/b sobre cultivos in-vitro de una planta leguminosa de la región, con el objetivo de fotografiar los cambios morfológicos en raíz.
Establecimiento de cultivos vegetales
Desde semillas, se germinó un espécimen de maíz azul autóctono procedente de la región. Se sembró in-vitro sobre agar mineral suave pH 5.8, por réplicas. Los cultivos vegetales se incubaron a 1500 lux con un fotoperiodo de 12:12 durante un periodo de un mes, o hasta que las plantas hayan desarrollado un sistema de raíces pertinente para el estudio experimental.
Establecimiento de cultivos de Rhizobium
En CCAB Algae Bank trabajamos únicamente con cepas de la Colección con el fin de reportar su viabilidad y características biológicas relevantes de interés académico-industrial. Para este reporte trabajamos con R. leguminosarum CCAB 101/b, disponible aquí. Se reactivó una alícuota de cultivo madre congelada, mediante permitiendo que la muestra se ajustara a temperatura ambiente. Se sembró mediante estría por agotamiento sobre agar LB pH 7.0 obteniendo colonias aisladas y homogéneas. Se incubó durante 3 días a 25 °C en oscuridad.
Inoculación sistema planta-rizobio
Se preparó una solución celular de OD600 = 0.5 a partir de colonias aisladas de R. leguminosarum en agua destilada estéril, la muestra se homogeneizó con agitador vórtex. Se tomaron 200 µL de la solución de rizobio y se inocularon cuatro cuadrantes del sistema de raíces de la planta leguminosa. El sistema planta-rizobio se incubó durante 7 días con un fotoperiodo de 12:12. Durante todo el tiempo de incubación, las zonas apicales del sistema radicular conservaron altos niveles de humedad, las réplicas se revisaron diariamente y demostraron cambios morfológicos a partir del día 7.
Reporte fotográfico
Se diseccionaron las zonas apicales del sistema radicular que demostró cambios morfológicos, se fotografiaron mediante las técnicas de microscopía de campo claro y campo oscuro, utilizando un microscopio óptico AMSCOPE, objetivo 4 X.
¿Cómo citar este artículo web?
Zarate-Rivera, A. K. (2023). Observaciones sobre la modulación morfológica de raíces en plantas in-vitro mediante Rhizobium leguminosarum CCAB101/b. Recuperado [día-mes-año], de Algae Bank Revista website: https://algaebank.com.mx/?p=9157
GLOSARIO
Rizoma
Sistema radicular, tallo de la planta que emite raíces y brotes desde sus nudos.
Quimiotaxis
Proliferación de células mediada por gradientes de señalización bioquímicos.
Apical
Región de elongación o zona meristemática, sitio de proliferación de las células de la raíz primaria mediado por la absorción de agua, compuesta por meristemos apicales y meristemos basales, protegida por un grupo de células denominnadas caliptra. Consulte: órganos de la raíz primaria.
Endodermis vegetal
Parénquima cortical, zona cortical o córtex. Capa de células dispuestas justo debajo de la epidermis vegetal. Compuesta de células con paredes engrosadas que funciona como refuerzo mecánico en el sostén del tallo.
REFERENCIAS
- Pindi, P. & Satyanarayana, SDV. (2012). Liquid Microbial Consortium- A Potential Tool for Sustainable Soil Health. J Biofertil Biopestici 2012, 3:4. DOI: 10.4172/2155-6202.1000124
- Haris, M. et al. (2023). Chapter 2 – Application of microbial inoculants as an alternative to chemical products for decomposition of organic wastes. En: Developments in Applied Microbiology and Biotechnology, Microbial Inoculants. Academic Press (pp. 29-52). https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99043-1.00006-2.
- Yanni, Y. et al. (2001). The beneficial plant growth-promoting association of Rhizobium leguminosarum bv. trifolii with rice roots. Australian Journal of Plant Physiology 28(9) 845 – 870.
- Long, S. (1989). Rhizobium-legume nodulation: Life together in the underground. Cell 56(2) 203-214. ISSN 0092-8674 https://doi.org/10.1016/0092-8674(89)90893-3.
