Mecanismos de acción de pequeños compuestos volátiles (VCs) microbianos y pequeños péptidos vegetales inducidos por pequeños VCs y aplicaciones biotecnológicas

En la naturaleza las plantas y los microorganismos de la fitosfera se comunican mediante el intercambio de señales químicas. Tales interacciones son importantes no solo para la productividad y la salud de las plantas; también son importantes para el funcionamiento del ecosistema terrestre. En la fase de pre-colonización (justo antes de que se establezca un contacto físico con la planta) los microorganismos emiten compuestos volátiles (VCs) que fomentan el crecimiento y la fotosíntesis de las plantas. Estos compuestos también fomentan cambios en la arquitectura radicular que incrementan tanto la capacidad exploratoria de la planta para captar agua y nutrientes como su potencial para ser colonizada o infectada. Las respuestas a los VCs microbianos están mediadas por mecanismos de activación redox de la fotosíntesis, cambios en la actividad de la ruta de las pentosas-P plastidial, regulación proteostática del metabolismo central y comunicación de larga distancia entre las raíces y la parte aérea de la planta. Sin embargo, se sabe muy poco sobre los mecanismos de señalización implicados en estas respuestas y cómo estas afectan a la capacidad de las plantas para alterar y hospedar la microbiota de la rizosfera. SSSMALL pretende obtener una visión holística de los mecanismos moleculares de señalización implicados en la respuesta de las plantas a VCs microbianos y el impacto de esta sobre la microbiota de la rizosfera. Haciendo uso de mutantes de Arabidopsis y de plantas de tomate, tecnologías de adquisición masiva de datos (ej. metabolómica, proteómica, hormonómica y secuenciación “next-generation” de genomas), biología molecular y celular e ingeniería genética, SSSMALL explorará ideas vanguardistas surgidas en nuestro laboratorio según las cuales (i) los VCs microbianos jaquean las rutas de señalización de ácido abscísico y etileno para garantizar una elevada capacidad fotosintética y exploratoria de las raíces para captar nutrientes y albergar microorganismos a través de mecanismos mediados por el péptido-hormona RALF22; (ii) el metabolismo de la raíz dependiente de la enzima plastidial “VC-responsive” fosfoglucosa isomerasa juega un papel importante en la configuración de la microbiota de la rizosfera y en la interacción de la planta con los microorganismos y (iii) la chaperona ClpC2 “VC-responsive” juega un papel importante en el metabolismo primario, rendimiento y respuesta de las plantas a VCs microbianos. Desde el punto de vista biotecnológico, SSSMALL desarrollará estrategias basadas en el tratamiento de las plantas con RALF22 para aumentar su eficiencia de uso de agua y nutrientes, rendimiento, tolerancia a la sequía y capacidad para albergar la microbiota beneficiosa. La información obtenida nos permitirá (i) ampliar conocimiento sobre los mecanismos que median la interacción planta-microorganismo, (ii) generar preguntas sobre la evolución de los procesos implicados y su significado evolutivo y (iii) obtener información que podrá ser utilizada para aumentar el crecimiento y rendimiento de los cultivos a la vez que se reduce el impacto negativo de los agroquímicos en la fertilidad y biodiversidad de los suelos. El proyecto cuenta con la colaboración de instituciones de la República Checa, Países Bajos e Italia. Es esperable que parte del conocimiento generado en SSSMALL contribuya a fortalecer la tecnología basada en el empleo de bioestimulantes.