Hongos para la forestación

La simbiosis es un tipo muy común de asociación entre dos organismos, ya que al vincularse, ambos resultan beneficiados de determinada manera. Las micorrizas son asociaciones simbióticas entre un hongo y una raíz de una planta y, aunque su nombre no nos suene tan familiar, se estima que un 95% de las plantas presentan simbiosis con algún tipo de hongo de manera habitual.

Las micorrizas pueden ser de dos maneras: endomicorríticas (el hongo penetra en la pared celular de la raíz de la planta) o ectomicorríticas (las hifas, células que forman el hongo, no penetran en la raíz). Pero, ¿cómo es que se producen estas interacciones? ¿Cómo sabe la planta o el hongo que tiene que asociarse? Para responder a estas y otras preguntas consultamos al Dr. en Biología Alejandro Pardo, profesor de la Universidad Nacional de Quilmes, investigador independiente del CONICET y director del Laboratorio de Micología Molecular de la UNQ. Allí se desarrollan varias investigaciones, entre las que se destaca la búsqueda de evidencia genética en el establecimiento de la simbiosis.

  • ¿Cómo decidió enfocarse en el área de la micología?
laccaria

Laccaria bicolor, el hongo con el que se produjo esta investigación.

Por casualidad. Siendo estudiante de biología quería entrar a trabajar en algún laboratorio para tener un contacto directo con la carrera. Entré a un laboratorio (a través de una profesora que fue mi jefa de trabajos prácticos en la primera materia de la carrera) en el que el tema de investigación eran los hongos. A partir de ahí me interesaron como tema de estudio.

  • ¿Ahora sólo le interesan los hongos?

Me gustan todos los organismos vivos, pero las circunstancias me hicieron trabajar con hongos y, a veces, con plantas. Pero me gusta trabajar con cualquier organismo.

  • ¿Cómo surgió la idea de la investigación sobre la simbiosis micorrícica?

Es una de las líneas de investigación que hay en el laboratorio. Estamos interesados particularmente en la asociación ectomicorrícica, en cómo es que se establece la simbiosis entre ellos, cómo es el diálogo entre los participantes y cómo se evidencia la parte genética involucrada.

  • ¿Cómo realizaron la investigación?

Se estudió un hongo modelo que es la Laccaria bicolor, justamente porque éste es el primer hongo simbiótico cuyo genoma fue secuenciado en su totalidad. Forma simbiosis con el álamo (Populus spp), que fue el primer árbol simbiótico genéticamente secuenciado. Tuvimos que desarrollar todo un sistema de transformación e inactivación génica justamente para probar la funcionalidad de genes que postulábamos que podrían estar involucrados en la simbiosis.

Sistema de transformación: Un sistema de transformación consiste en la transferencia de un gen exógeno (proveniente de otro organismo) al genoma de un individuo, en este caso la Laccaria bicolor. Este proceso, que altera el genotipo del espécimen (es decir, el contenido de su ADN), puede realizarse de dos maneras: por transferencia directa, introduciendo directamente el o los genes de interés en el genoma o por transferencia mediada por Agrobacterium tumefanciens (una bacteria), como se produjo en este caso. Esta transferencia de genes permite la manipulación directa de micelio, el conjunto de hifas que forman el hongo, sin necesidad de operar sobre él, ya que lo que se busca obtener se expresa a través de los genes que han sido introducidos.

  • Antes de la realización de este trabajo, ¿se habían hecho otras investigaciones sobre la genética de la simbiosis?

No hubo investigaciones de genómica funcional, pero sí ya estaba secuenciado el genoma de las dos especies y habían algunos estudios de expresión génica. Nosotros tomamos ese sistema de expresión génica, en este caso el de la simbiosis, para hipotetizar sobre la posible función de un gen. Después hay que probar su función, activando y desactivando ese gen y viendo que fenotipo se observa.

  • ¿Han hecho otras investigaciones similares?

Sí. Durante unos de mis posgrados trabajé en la transformación genética de los hongos ectomicorrícicos. Este trabajo realizado con Laccaria bicolor está basado en una tesis de una doctora del CONICET, quién es la coautora del trabajo.

  • A partir de los resultados de la investigación, ¿qué conclusiones obtuvieron?

Primero, fue muy importante contar con un sistema de transformación para el hongo micorrícico. Segundo, de disponer un sistema de vectores (variables) para poder inactivar potencialmente cualquier gen del genoma. Uno puede estar interesado en genes que tengan que ver con la asimilación de nitrógeno, de fósforo, incorporación de agua por acuaporinas, entre otros, y trabajar con cualquier gen del genoma que se les ocurra, que pueda tener una posible relación con el establecimiento de la simbiosis. Por último, se hace una construcción utilizando esos vectores en el sistema de transformación para inactivar de forma específica esos genes y después, ver cuál es el efecto real sobre la simbiosis.

  • ¿Eso qué quiere decir?

Estudiar bien cómo es el establecimiento y la mantención de la simbiosis.

Silenciamiento génico: En la célula existen muchas formas de regular la expresión génica, es decir, de “prender” o “apagar” algún gen. El silenciamiento génico es uno de ellos. Este mecanismo se produce de manera natural o también puede imitarse en un laboratorio. En la función génica normal existe un flujo de información entre el gen y su producto final, una proteína. Este flujo implica la transcripción en moléculas de ARNmensajero (ARNm) dentro del núcleo de la célula, que después se traducen en el citoplasma para formar la proteína. En la supresión génica se produce una recombinación del endogén (el gen propio de la célula) con un transgén no funcional; ello impide la transcripción en ARN y, por tanto, la obtención de proteínas. En los organismos dicarióticos esta técnica no basta para impedir la expresión de un gen, ya que éstos cuentan con dos núcleos en cada célula. Entonces es necesario el silenciamiento por ARN , que interfiere en la síntesis de proteínas mediante la destrucción específica de las moléculas de ARNm.

  • ¿Qué aplicación se le puede dar a las micorrizas?

Pueden usarse en forestación. Muchos de los árboles que se utilizan en la industria forestal son micorrícicos. Las micorrizas favorecen la captación de nutrientes y de agua, y protegen a los árboles de agentes patógenos de raíz. Aumentan la productividad de las plantaciones. En algunas plantaciones forestales se llevan a cabo esquemas de micorrización. De todos modos, nosotros estamos particularmente interesados en la investigación básica, en responder la pregunta: ¿cómo es que entre dos organismos existe una simbiosis mutualista que resulta beneficiosa para ambos? ¿Cuáles son las condiciones que se tienen que establecer para que esos dos organismos convivan armónicamente?

  • Es decir, que la aplicación no depende de ustedes…

Como biólogos estamos interesados en la investigación básica. Obviamente que tiene una aplicación, pero en este momento no trabajamos en desarrollo tecnológico. Algunos árboles, como los pinos, son incapaces de vivir más de dos años cuando están sin micorrizar. A otras especies, como las orquídeas, les resulta indispensable la simbiosis ya que sin ella la planta no puede subsistir. La micorrización, también es la responsable del crecimiento de uno de los productos gastronómicos más selectos: la trufa negra, que vive asociada a distintas especies forestales y de arbustos en los países mediterráneos. La siembra de la mayoría de plantas, tanto comestibles como decorativas, además de las repoblaciones forestales que se llevan a cabo en la actualidad, va acompañada del hongo más adecuado para establecer micorrizas. Con estos ejemplos es más fácil visualizar la importancia de las micorrizas y de lo necesario que resulta su estudio e investigación.

  • ¿Quién los financia?

Nuestro laboratorio cuenta con la financiación del CONICET, de la UNQ, del Ministerio de Ciencia y Tecnología. También contamos con convenios internacionales entre Argentina y la Unión Europea, como Francia y Austria.

  • ¿Tienen contacto con otros investigadores u otras instituciones, ya sean nacionales o de otro país, que también trabajen con este tema?

Nuestro laboratorio mantiene contacto (y tenemos trabajos publicados en conjunto) con el laboratorio del Dr. Francis Martin, que dirige el Laboratorio de Interacción Simbiótica en el INRA, en Francia. Es en ese laboratorio donde se secuenció por primera vez el genoma de la Laccaria bicolor. Con él hemos colaborado y seguimos colaborando y es una autoridad mundial en el área de las setas micorrícicas.

También colaboramos, desde hace un par de años, con el Dr. Markus Gorfer y el dr. Joseph Strauss, del Instituto de Genética Aplicada y Biología Celular (IAGZ) de la Universidad de Viena. Ellos tienen mucha experiencia en la regulación del metabolismo del nitrógeno en hongos. Realizaron sus estudios utilizando como modelo Aspergillus nidulans, que es un hongo saprótrofo (se alimenta de la materia orgánica en descomposición). Con nuestra experiencia en ectomicorrizas y la experiencia de ellos en el metabolismo de nitrógeno en hongos, estamos llevando adelante un proyecto en colaboración.

Además colaboramos con un grupo de investigación de la Universidad de Alberta, en Canadá, donde trabajan con árboles forestales. Estamos llevando a cabo otro proyecto de investigación donde silenciamos y sobreexpresamos genes que codifican para acuaporinas (proteínas transportadoras de agua, presentes en distintos organismos eucarióticos).

Otro grupo de investigación con el que estamos colaborando es de la Universidad de Basilea (Suiza). Específicamente, estamos trabajando con transportadores de fosfato en hongos ectomicorrícicos.

  • Además de esta investigación, ¿en qué otra línea están trabajando?

-Particularmente, yo trabajo en colaboración con la Dra. Graciela Posse, quién es profesora de la Universidad de Quilmes pero ahora está radicada en la Universidad de Río Negro. Trabajamos en colaboración con micotoxinas en alimentos, por ejemplo alimentos balanceados para distintos animales. En esa área de investigación, codirigimos a una estudiante de doctorado de la UNQ, y es otra de las líneas de investigación del laboratorio.

  • Qué les aconsejaría a los estudiantes de la universidad para que encuentren, como encontró usted, su verdadera vocación?

Es muy importante estudiar lo que a uno le gusta o lo que a uno le atrae. En mi caso fue la biología, pero podría haber sido química o veterinaria. Antes de ser biólogo estudié química, soy técnico químico. Hasta el último año antes de entrar a la universidad, iba a estudiar Licenciatura en Química pero me decidí por biología, aunque la química también es algo que me apasiona. Para mí, se trata de estudiar y hacer lo que a uno le gusta, por lo cual uno siente pasión. No es una cuestión de títulos. Se trata de encontrar lo que a uno lo mueve, no importa a dónde vaya a trabajar. Aunque la parte económica también es importante, siempre hay que tratar de hacer lo que a uno lo apasiona.

Escrito por Romina Herlein y Romina Videla

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