Los científicos del Centro John Innes ubicado en Norwich, Reino Unido, han descubierto un componente importante en el proceso de fijación de nitrógeno en las plantas. Se ha identificado una proteína clave que facilita el movimiento de calcio en las células vegetales. Este movimiento de calcio señala a la planta que las bacterias fijadoras de nitrógeno están cerca, por lo cual desencadena el desarrollo de nódulos en sus raíces para albergar a estas bacterias.
El nitrógeno es el gas más abundante en la atmósfera y las legumbres son capaces de tomar el nitrógeno del aire e incorporarlo en sus células. Esto es posible porque las legumbres han desarrollado una relación simbiótica con un tipo particular de bacterias del suelo que se alojan dentro de sus raíces. Estas bacterias ocupan (o «fijan») el nitrógeno y lo pasan a la planta a cambio de azúcares y otros nutrientes. Esta función permite a las legumbres crecer con menos fertilizantes a base nitrógeno.
El Profesor Giles Oldroyd dirige un grupo de investigación en el Centro John Innes que tiene como objetivo transferir la capacidad de fijar nitrógeno a otros tipos de plantas, como el trigo o la cebada. Esto aumentaría el crecimiento y rendimiento de estos cultivos, sobre todo en los países en desarrollo donde los agricultores tienen menos acceso a los fertilizantes nitrogenados.
Durante mucho tiempo se ha sabido que la interacción entre las plantas y bacterias depende del movimiento de calcio en células de las raíces de la planta. Este movimiento de calcio tiene lugar en el núcleo central de las células vegetales. Una nueva investigación del Centro John Innes liderada por la Dra. Myriam Charpentier y el profesor Giles Oldroyd descubrió un conjunto de proteínas de importancia crítica, llamados “canales activados por nucleótidos cíclicos 15s” (CNGC15s), que son esenciales para el movimiento del calcio en el núcleo. Encontraron que los CNGC15s facilitan el movimiento de calcio en el núcleo permitiendo a la planta transferir la información de que las bacterias del suelo fijadoras de nitrógeno están cerca. Esto permite a la planta iniciar los procesos celulares y de desarrollo que facilitan el alojamiento bacteriano, lo que permite el establecimiento de la simbiosis fijadora de nitrógeno, y por lo tanto, la fijación de nitrógeno. Aunque este movimiento de calcio se limita a los núcleos de las células vegetales, tiene un gran impacto en cómo va a crecer toda la planta.
El Profesor Oldroyd dijo:
«Este descubrimiento demuestra que hay una proteína CNGC situada en el borde del núcleo en las células vegetales que controlan el movimiento del calcio en el núcleo. Este es un paso importante hacia la comprensión de la fijación de nitrógeno en las leguminosas, y esta comprensión nos ayudará a desarrollar cultivos más eficientes».
Por su parte la Dra. Charpentier mencionó:
«A pesar de la presencia de señales nucleares de calcio en las plantas se demostró hace más de una década, la identidad exacta de los canales nucleares de calcio nuclear ha seguido siendo un misterio. Esta investigación identifica el primer canal de calcio nuclear en plantas. La señalización de calcio no sólo es importante para la simbiosis sino también para muchos otros procesos que ocurren en la planta durante el desarrollo y en respuesta al medio ambiente. El conocimiento de la identidad del canal de calcio nuclear ahora nos permitirá comprender mejor cómo las plantas utilizan señales nucleares de calcio para crecer y responder a su medio ambiente».