Análisis molecular y funcional de la celulasa celc2 en la simbiosis rhizobia-leguminosas

Resumen

[ES] La endosimbiosis Rhizobium-leguminosa constituye la fuente biológica de nitrógeno más eficiente en agricultura. El proceso de infección entre ambos está estrechamente regulado para asegurar la correcta penetración del microsimbionte en las células vegetales. En este trabajo, comprobamos que la celulasa CelC2 de Rhizobium leguminosarum bv. trifolii es esencial en el proceso de infección canónico en trébol ya que genera un orificio específicamente en el ápice no cristalino del pelo radical, por el que penetra la bacteria. Por otra parte, el gen celC, se encuentra muy conservado dentro del género Rhizobium y su sobreexpresión provoca la formación de canales de infección y nódulos aberrantes y un aumento de la competitividad de las bacterias. Estos fenotipos son resultado de la hidrólisis incontrolada de la celulosa no cristalina, cuya distribución en la planta se restringe a los puntos de infección primaria y secundaria. Por otra parte, la expresión heteróloga de la celulasa CelC2 en Sinorhizobium meliloti 1021, provoca un retraso en la nodulación y en la fijación de nitrógeno en plantas de Medicago, lo que sugiere que la infección mediada por endoglucanasas no se limita a Trifolium. Además, la aplicación del enzima purificado altera el patrón de los pulsos de calcio inducidos por los factores de nodulación y a la expresión de las nodulinas tempranas. Por tanto, estos datos indican la importancia de una estrecha regulación en la producción de enzimas degradativos de la pared celular vegetal en los rizobios para que la nodulación sea efectiva. Por último, la celulasa CelC2 está involucrada en la biosíntesis de celulosa en Rhizobium, que actúa a su vez en la formación de biopelículas tanto in planta como in vitro. Todos estos resultados confirman la funcionalidad de la celulasa CelC2 en la colonización y la infección durante el establecimiento de la simbiosis fijadora de nitrógeno en leguminosas.