Plantas famintas dependem de suas bactérias associadas para mobilizar o ferro indisponível

Quando confrontadas com o ferro de maneiras indisponíveis, as plantas montam uma resposta compensatória para evitar a deficiência de ferro. Essa resposta à fome envolve extensa reprogramação da expressão gênica e da produção e secreção de cumarinas, compostos aromáticos que são liberados das raízes das plantas e que por si só podem aumentar a solubilidade do ferro. Curiosamente, recentemente foi demonstrado que as cumarinas são uma força seletiva que molda a composição das comunidades bacterianas associadas às plantas. Agora, descobriu-se que algumas cumarinas também agem como um sinal “SOS” que faz com que a microbiota da raiz apoie a nutrição vegetal de ferro.

Para avaliar pela primeira vez a contribuição da microbiota da raiz para o desempenho da planta limitadora de ferro, o primeiro autor Christopher Harbort e seus colegas usaram um sistema controlado que lhes permitiu regular a disponibilidade de ferro, bem como a presença de bactérias associadas com As raízes. Usando o modelo de laboratório do agrião, eles compararam plantas completamente desprovidas de bactérias e plantas com uma comunidade sintética agregada (SynCom) de comensais bacterianos que reflete a diversidade bacteriana de raízes observada na natureza. Os autores descobriram que a adição deste SynCom bacteriano melhorou significativamente o desempenho das plantas cultivadas com ferro indisponível, mas não daquelas cultivadas com ferro prontamente disponível. O cultivo de plantas em associação com cepas bacterianas individuais permitiu determinar que essa capacidade de recuperação de ferro é muito difundida entre bactérias de diferentes linhagens bacterianas da microbiota radicular. Quando os pesquisadores realizaram os mesmos experimentos com plantas envolvidas na produção ou secreção de cumarina, a comunidade de bactérias não forneceu nenhum benefício. Assim, eles poderiam mostrar que as cumarinas secretadas pelas plantas são responsáveis ​​pela obtenção de assistência nutricional de comensais bacterianos limitados em ferro.

As descobertas dos autores sugerem fortemente que a microbiota da raiz é parte integrante de como as plantas se adaptam ao crescimento em solos limitadores de ferro. Além disso, ao identificar o sinal de ajuda da planta para o micróbio, esta pesquisa nos coloca um passo mais perto de tirar proveito das bactérias do solo que ocorrem naturalmente como um substituto para fertilizantes sintéticos. Melhorar a nutrição de ferro das plantas poderia não apenas melhorar os rendimentos agrícolas, mas também aumentar o conteúdo de nutrientes das safras de alimentos básicos, uma estratégia potencial para lidar com a deficiência de ferro em humanos também.

Fonte da história:

materiais fornecido por Instituto Max Planck para Pesquisa de Melhoramento de Plantas. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.

Referência de jornal:

1. Christopher J. Harbort, Masayoshi Hashimoto, Haruhiko Inoue, Yulong Niu, Rui Guan, Adamo D. Rombolà, Stanislav Kopriva, Mathias J.E.E.E. Voges, Elizabeth S. Sattely, Ruben Garrido-Oter, Paul Schulze-Lefert. Cumarinas secretadas pela raiz e microbiota interagem para melhorar a nutrição de ferro em Arabidopsis. Hospedeiro celular e micróbio, 2020; DOI: 10.1016 / j.chom.2020.09.006