Biología celular en la relación planta-microorganismo

En nuestro grupo estudiamos diferentes aspectos de la biología molecular y celular del desarrollo de un nuevo órgano en la raíz de las leguminosas, el nódulo simbiótico fijador de nitrógeno.

El nódulo es el resultado de un proceso co-evolutivo entre leguminosas y su endosimbionte, las bacterias del suelo (conocidas como rizobia), que inició hace 55-60 millones de años y derivó en la adaptación funcional de programas de desarrollo, moleculares y celulares propios la raíz y un mecanismo versátil de infección bacteriana. Estos procesos adaptativos dieron lugar a la formación de un nuevo órgano, el nódulo, en donde la bacteria permanece en estado intracelular.

Hoy sabemos que el desarrollo de un nódulo depende de un programa de desarrollo exquisitamente regulado, en el que el intercambio de moleculas señalizadoras, vía percepción y transducción de señales, es muy importante para lograr una fina coordinación entre infección y organogénesis. La activación de este programa está orquestada por las moléculas señales rizobiales (factores Nod) que son percibidas, de manera específica, por las células diferenciadas de la epidermis la raíz, los pelos radicales. En respuesta, estas células reprograman su patrón de crecimiento y remodelación de la pared celular para formar una nueva estructura tipo túnel, llamada hilo de infección (HI), por el que las rizobia acceden a la raíz y migran hacia la parte cortical de la raíz. La entrada del simbionte y la organogénesis del nódulo requieren de una activa participación de receptores, cambios iónicos, producción de especies de oxígeno reactivo (ROS, siglas en inglés), citoesqueleto, regulación génica, mecanismos celulares de exocitosis, endocitosis, división celular, infección de células de la raíz, diferenciación celular y bacteriana, entre otros.

Nuestro interés y líneas de investigación se centran en descifrar qué genes participan, qué respuestas celulares se inducen para generar un nódulo y qué mecanismos coordinan la infección y la división celular al inicio de la nodulación. Con este propósito hemos desarrollado y aplicado una variedad de herramientas, estrategias experimentales y metodologías novedosas, lo que nos ha permitido hacer contribuciones de frontera.