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La genómica arroja luz sobre la historia evolutiva de los hongos simbióticos forestales

Un consorcio internacional de investigadores ha realizado el análisis del genoma de 135 de hongos forestales.
Francia - 13/10/2020
Investigación
Hongos forestales.


Los hongos micorrízicos simbióticos juegan un papel importante en los ecosistemas terrestres al facilitar la adquisición de nutrientes por las plantas. Pero, ¿cómo se volvieron simbióticos estos hongos? Gracias al análisis del genoma de 135 especies de hongos forestales, el más grande hasta la fecha, un consorcio internacional de investigadores, coordinado por INRAE ​​y el Joint Genome Institute (Departamento de Energía de EEUU) e involucrando a la Universidad de Lorena y el CNRS, explica cómo estos hongos pasaron de ser organismos que se alimentaban de materia en descomposición a simbiontes aliados a las plantas durante la evolución. Sus resultados se publican el 12 de octubre en Nature Communications.

Hay varios tipos de hongos definidos por su modo de nutrición: patógenos que parasitan a los organismos vivos para alimentarse, saprótrofos que se alimentan de materia orgánica en descomposición y micorrizas que se encuentran en simbiosis con las plantas. La simbiosis es una relación beneficiosa para la planta y el hongo. El hongo ayuda a las plantas a absorber minerales esenciales, como nitrógeno y fósforo, y las plantas proporcionan azúcares simples para los hongos asociados y un ambiente favorable para su desarrollo. Esta simbiosis mutualista habría permitido la colonización de los ambientes terrestres por plantas. Para comprender cómo aparecían los rasgos simbióticos en los hongos forestales, el consorcio comparó las funciones codificadas por el genoma de 135 especies, incluidas 62 especies de micorrizas. La originalidad de este nuevo estudio radica en la secuenciación y análisis de 29 nuevos genomas de especies de hongos simbióticos pertenecientes a familias que juegan un papel clave en los ecosistemas forestales, como Russulas y Chanterelles, muy comunes en bosques templados.

Sus resultados muestran que las múltiples transiciones de un estilo de vida saprotrófico a simbiótico van acompañadas de la pérdida de genes que codifican enzimas que degradan la pared celular vegetal (por ejemplo, celulasas y ligninasas), la reorientación de genes presentes en las plantas. ancestros saprotróficos para realizar nuevas funciones simbióticas (por ejemplo, transportadores de membrana de azúcares o aminoácidos) y la aparición de nuevos genes implicados en la comunicación con la planta. Estos mecanismos se observan en todas las familias de hongos basidiomicetos y ascomicetos ectomicorrízicos (20.000 especies), lo que ilustra una notable convergencia evolutiva que abarca más de 100 millones de años de historia evolutiva. Por primera vez, los investigadores también han identificado algunas especies de hongos "híbridos", todavía capaces de descomponer la materia orgánica, mientras establecen una simbiosis con las raíces de su planta huésped. En estos hongos, los genes que codifican las enzimas de degradación de la pared vegetal todavía están presentes, pero reprimidos durante la simbiosis. Estos pueden ser los primeros pasos hacia una simbiosis estricta.

Este nuevo estudio aumenta significativamente los recursos genómicos disponibles para estudiar los mecanismos que gobiernan el desarrollo y función de las simbiosis micorrízicas. Además de una mejor comprensión de la historia evolutiva de los hongos forestales, estos recursos se utilizan ahora para estudiar el funcionamiento de las comunidades de hongos en ecosistemas forestales sujetos a los caprichos del cambio ambiental.

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