Cada día más cerca de lograr cereales fijadores de nitrógeno

Golden wheat field, landscape of agricultural grain crops and sunset sky, panoramic vista

Lograr que los cereales fijen el nitrógeno tal como lo hacen las plantas leguminosas sería un extraordinario logro para el desarrollo de una agricultura sostenible. Según informa el Dr. Christopher Voigt, líder del grupo de investigaciones del Instituto de Tecnología de Masschusetts (MIT), a eso se podrá llegar dentro de un tiempo.

A tales efectos los investigadores han focalizado genes específicos en las bacterias fijadoras de nitrógeno, las mismas que funcionan simbióticamente con las leguminosas.

Los llamados genes nif son la causa de la expresión de estructuras proteicas, las ramas nitrogenasa, que fijan el nitrógeno del aire. La vía de fijación del nitrógeno por los genes nif es sumamente larga, por lo que otros genes también están involucrados. No es tarea fácil transferir un gran racimo de genes, aparte que se necesitaría replicar los componentes celulares responsables de controlar esta ruta.

Es por eso que ese reto es inabordable, pero abre otro no menos fácil. Los microorganismos responsables de la fijación del nitrógeno en las leguminosas son bacterias (procariotas), mientras que la expresión genética  es completamente diferente en plantas, las que son eucariotas.

A manera de recordatorio, la principal diferencia radica en que en los Procariotas el material genético no está separado del citoplasma y en los Eucariotas se presenta organizado en cromosomas rodeados por una membrana que los separa del citoplasma.

La reingeniería de la vía nif en una eucariota equivale a una revisión completa del sistema. Los investigadores del MIT encontraron una solución alternativa y orgánulos específicos dentro de la célula, específicamente los cloroplastos y las mitocondrias. Luego, este equipo de investigadores diseñó un sistema de liberación de genes de nitrógenasa usando levadura. Insertaron los genes de nitrógenasa en los núcleos de levadura, que luego focalizan las mitocondrias mediante fusiones de péptidos, lo que resultó en el primer organismo eucariota para demostrar la formación de proteínas estructurales de nitrógenasa.

 Esta investigación obtuvo resultados innovadores, lo cual arrojó una aproximación a un futuro sin necesidad de uso de fertilizantes nitrogenados en cereales. Los investigadores avanzaron en la focalización de las nitrogenasas a las mitocondrias y fueron capaces de expresar un tetrámero NifDK completo- proteína clave en la ramificación de las nitrogenasas- en las mitocondrias de levadura. A pesar de estos hitos, aún queda mucho trabajo por realizar.

Más información estás disponible en MIT News.

 

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