Le piante leguminose hanno un meccanismo (simbiosi rizobia) per acquisire in modo efficiente l’azoto, che è un macronutriente essenziale per la crescita, attraverso i batteri rizobi che fissano l’azoto. I noduli radicali sono organi sulle radici delle piante che facilitano la relazione simbiotica. La rizobia colonizza questi noduli e fissa l’azoto convertendo l’azoto dall’aria in ammoniaca. Il ferro è necessario per gli enzimi che catalizzano la fissazione dell’azoto; tuttavia, dove e come il ferro viene trasportato al nodulo e utilizzato per la fissazione dell’azoto è in gran parte sconosciuto.
In questo studio, utilizzando la pianta modello di leguminosa Lotus japonicus, è stata eseguita un’analisi del trascrittoma in base allo stato dell’azoto nel corpo della pianta durante il processo di simbiosi rizobiale. Sono stati identificati i peptidi IRON MAN (IMA), costituiti da circa 50 aminoacidi, che funzionano a livello sistemico (apparato radicale e germoglio) per raccogliere il ferro nei noduli successivi all’infezione rizobiale.
Inoltre, la funzione dei peptidi IMA è stata analizzata in L. japonicus e Arabidopsis thaliana, una pianta priva di simbiosi rizobia. In entrambe le specie vegetali, i peptidi IMA hanno mantenuto l’omeostasi dell’azoto ottenendo ferro in risposta all’aumento delle concentrazioni di azoto nel corpo vegetale, regolando così la crescita delle piante.
Il gruppo di ricerca aveva precedentemente identificato un meccanismo per regolare la simbiosi rizobica in risposta alla presenza di azoto nel terreno. Questo studio si basa su studi precedenti chiarendo il meccanismo alla base dell’acquisizione del ferro in risposta all’azoto, fornendo ulteriori informazioni sui meccanismi di adattamento delle piante all’ambiente.
Questi risultati sono promettenti per lo sviluppo di nuove tecnologie che contribuiscono a una società sostenibile massimizzando la capacità delle piante di simbiosi microbica in termini di utilizzo dei nutrienti.
Questa ricerca è stata sostenuta dalle sovvenzioni KAKENHI del Ministero dell’Istruzione, della Cultura, dello Sport, della Scienza e della Tecnologia (JP20H05908 e JP23H02495 a TS); Programma JSTMirai (JPMJMI20E4) a TS
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