El valor nutricional de un buen plato de legumbres es incuestionable. Pero muchas personas ignoran que los suelos también se enriquecen gracias a las plantas que producen estos alimentos, las leguminosas. A través de la simbiosis que establecen con unos microorganismos conocidos como rizobios, presentes en el suelo, estas plantas tienen la capacidad de fijar el nitrógeno presente en el aire, una fuente de nutrientes comúnmente inaccesible para el resto de seres vivos.
Esta característica también hace de las leguminosas una alternativa interesante en la lucha contra la contaminación por fertilizantes. Un estudio del Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF), publicado este año, concluyó que el uso masivo de nitrógeno en fertilizantes agrícolas no aumenta el rendimiento de los campos. De hecho, «casi el 80 %» de esta sustancia se pierde debido a un sistema ineficaz de aplicación. Un sobrante que, en última instancia, va a dar a las masas acuíferas.
Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace
Sin embargo, la comunidad científica aún no ha dilucidado todos los mecanismos que explican esta relación especial entre estas plantas y bacterias. Precisamente, se trata de un campo de investigación en el que la Universidad Pública de Navarra (UPNA) posee años de experiencia. En esta línea, desarrolló entre 2020 y 2022 el proyecto colaborativo Legusi en colaboración con la Universidad de Navarra, que ahondó en los efectos de la sequía sobre la simbiosis entre leguminosas y rizobios. Así lo hizo poniendo el foco en los cambios que el estrés hídrico causa en la producción de etileno, una hormona que inhibe el desarrollo de esta relación.
«Pero aún cabe descubrir otros compuestos que influyen en este proceso», incide Estíbaliz Larrainzar, investigadora del Área de Fisiología Vegetal en la UPNA. Por eso, cuando culminó la iniciativa, su equipo se fijó en unas moléculas que permiten el transporte de nutrientes desde la planta hacia la bacteria. Descubierta en la década de 1990, esta familia de transportadores de aminoácidos también recibe el nombre de UmamiT: «Nuestra hipótesis es que podrían ser esenciales para las primeras fases del proceso simbiótico porque se encargan de dar aminoácidos a la bacteria que está creciendo y colonizando la raíz. Es decir, les suministran los nutrientes que necesitan».
Los nódulos radiculares crecen en las raíces de las leguminosas y permiten la interacción con las bacterias rizobio, presentes en el suelo.
Así nació una continuación de Legusi que, bajo el nombre de Umamit, pretende explorar este nuevo horizonte de conocimiento sobre los beneficios medioambientales de las leguminosas. La iniciativa está coordinada por ADItech -a su vez agente coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI)– y financiada por el Gobierno de Navarra en la convocatoria de ayudas a centros tecnológicos y organismos de investigación para la realización de proyectos de I+D colaborativos.
COLABORACIÓN LOCAL E INTERNACIONAL
El proyecto tiene tres bloques de trabajo orientados a cumplir varios objetivos. En primer lugar, el equipo estudió los genes que regulan la expresión de los transportadores en la Medicago truncatula, una pequeña leguminosa que es utilizada como modelo experimental. Este estudio involucró la colaboración de un grupo de investigación de la Universidad Nacional Australiana, que aportó semillas «modificadas con el editor genético CRISPR para silenciar» la expresión de los genes elegidos. El objetivo era «visualizar su importancia en los procesos de simbiosis y fijación de nitrógeno».
Con este material orgánico, la iniciativa dio inicio a una segunda fase de trabajo: hacer un análisis comparativo para determinar la capacidad de simbiosis de dos líneas de leguminosas con genes silenciados y una silvestre. «Hemos hecho una caracterización completa, en la que hemos recogido datos sobre el crecimiento de cada planta, su efectividad al ser inoculada con distintas cepas de rizobio… Hemos conseguido suficientes datos para lanzar un doble mensaje. Estos transportadores de aminoácidos parecen jugar un papel importante, sobre todo a nivel funcional dentro del nódulo, y podemos modular la eficiencia de la fijación de nitrógeno con distintos rizobios«, incide Larrainzar.
El proyecto ya ha realizado un análisis comparativo entre distintas líneas genéticas de la leguminosa ‘Medicago truncatula’.
Para lograr su fin, el grupo de la UPNA ha contado con las capacidades analíticas de la Universidad de Navarra. «Gracias a nuestras herramientas de análisis, nuestro grupo de investigación tiene una proyección importante en el sector. Sobre todo, nos hemos centrado en el análisis de aminoácidos y un estudio de secuenciación de RNA. Así mismo, hemos facilitado una colaboración con el Centro de Investigación Médica Aplicada (CIMA), que nos ha permitido llevar a cabo estudios de microscopía de fluorescencia», detalla Ángel María Zamarreño, investigador del grupo de Biología y Química Agrícola en la entidad educativa.
MÁS OBJETIVOS
Tras el análisis de la simbiosis, el proyecto está sumergido en su tercer y último bloque, enfocado en determinar si la presencia de transportadores de aminoácidos también tiene efecto en la producción y composición de semillas. En paralelo, el equipo de la iniciativa Umamit ya prepara el siguiente proyecto que, bajo el nombre de Circle, profundizará en el rol que tiene el ADN extracromosomal en la regulación de la simbiosis ante condiciones adversas como la sequía. «Aún queda un largo camino por recorrer», culmina la investigadora de la UPNA.
