Apuesta

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Fuente: CC0 dominio público

Las plantas regulan su crecimiento y desarrollo con hormonas, incluido un grupo llamado estrigolactonas que previenen la formación excesiva de brotes y ramificaciones. Por primera vez, los científicos dirigidos por UC Riverside sintetizaron estrigolactonas a partir de microbios. El trabajo se publica en una revista de acceso abierto, Progreso en ciencia.

Las estrigolactonas también ayudan raíces de plantas forman relaciones simbióticas con los microorganismos que permiten a la planta absorber los nutrientes del suelo. Estos dos factores han llevado a los agricultores a interesarse por utilizar estrigolactonas para controlar el crecimiento de malezas y parásitos de las raíces, y para mejorar la absorción de nutrientes.

Estas mezclas de prensa de raíces no están exentas de riesgos. También estimulan la germinación de hierbas brujas y colza, lo que puede hacer que fracasen las cosechas de cereales enteros, por lo que es necesario realizar pruebas minuciosas antes de comercializarlas. Los científicos aún están comprendiendo las funciones fisiológicas que desempeña este diverso grupo de hormonas en plantas. Hasta hace poco, la fabricación de estrigolactonas puras con fines de investigación era difícil y demasiado costosa de usar en la agricultura.

“Nuestro trabajo proporciona una plataforma única para la investigación estrigolactona biosíntesis y evolución, y sienta las bases para desarrollar procesos de bioproducción microbiana de estrigolactonas como fuente alternativa ”, dijo el autor corresponsal Yanran Li, profesor asistente en UC Riverside en Ingeniería Química y Ambiental.

Junto con el co-corresponsal Kang Zhou de la Universidad Nacional de Singapur, Li dirigió un grupo que insertó genes vegetales relacionados con la producción de estrigolactona en levaduras no patógenas y de panadería regular. Escherichia coli bacterias que juntas producen una serie de estrigolactonas.

La producción de estrigolactonas a partir de levadura ha resultado muy difícil. Aunque se sabe que la levadura modificada modifica el precursor de la estrigolactona, llamado carlactona, no puede sintetizar la carlactona con ninguno de los genes específicos utilizados por los científicos.

“Este proyecto se inició a principios de 2018, pero durante más de 20 meses prácticamente no ha habido avances. «Kang desarrolló la técnica del consorcio microbiano para producir el precursor del taxol en 2015, y eso inspiró esta gran colaboración».

El equipo se volvió hacia E. colique ya ha demostrado ser capaz de producir carlactona. La carlactona producida por él, sin embargo, era inestable y no podía ser modificada más por ingeniería. E. coli en cualquier estrigolactonas. El grupo Li logró optimizar y estabilizar el precursor de carlactona.

Para su alegría, cuando la levadura y las bacterias se cultivaron juntas en el mismo medio, E. coli y la levadura trabajaron en equipo: E. coli formó carlactona y la levadura la convirtió en varios productos finales de estrigolactona. Este método también obtuvo una cantidad suficiente de estrigolactonas para la extracción y prueba. Usando esta plataforma, el grupo identificó la función de muchas estrigolactonas enzimas biosintéticas, lo que demuestra que la naranja dulce y la uva tienen el potencial de sintetizar estrigolactonas similares al orobancol.

El equipo también diseñó el metabolismo microbiano para triplicar la producción de estrigolactona a 47 microgramos por litro, suficiente para la investigación. Si bien la producción comercial de estrigolactonas aún está muy lejos, un nuevo método para su biosíntesis de un consorcio de levaduras y bacterias ayudará a los científicos a aprender más sobre este importante grupo de hormonas vegetales, especialmente las enzimas involucradas.

Las enzimas son catalizadores de proteínas y son responsables de la modificación de la carlactona por levaduras. Dado que la carlactona es inestable, no se puede comprar en fuentes comerciales. Como resultado, muchos científicos de plantas tienen dificultades para estudiar nuevas enzimas que pueden convertir la carlactona en estrigolactonas.

«El nuevo cocultivo de levaduras y bacterias proporciona a los científicos una forma conveniente de completar dicho trabajo porque la bacteria produce la carlactona in situ», dijo Zhou. «Al descubrir más enzimas y optimizar el consorcio microbiano, podemos producir estrigolactonas en el futuro en cantidades».

El trabajo se titula «Establecimiento de bacterias productoras de estrigolactonas-levadura consorcio.»


Un sensor biológico puede identificar y cuantificar la actividad de una clase poco conocida de hormonas vegetales.

Más información:
Sheng Wu et al., Estableciendo un consorcio de bacterias y levaduras productoras de estrigolactona, Progreso en ciencia (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abh4048

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