Descifran el genoma de una bacteria que favorece una mayor producción agrícola

Un grupo de investigadores de la Estación Experimental del Zaidín, perteneciente a la Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha descifrado el genoma completo de una nueva estirpe (GR4) de la bacteria Sinorhizobium meliloti, la cual favorece una mayor producción en los cultivos.

Esta secuenciación ha requerido tan sólo la participación de cinco investigadores pertenecientes a la EEZ, a diferencia de lo que sucedía hace algunos años, cuando eran necesarios grandes consorcios de investigación internacionales para llevar a cabo proyectos de esta envergadura.

Esta bacteria, perteneciente al género Sinorhizobium, es capaz de fijar el nitrógeno atmosférico posibilitando así la asimilación de éste por las plantas leguminosas con las que establece asociaciones simbióticas en la naturaleza. Este género de bacterias pertenece a un grupo más amplio de microorganismos fijadores de nitrógeno a los que se conoce colectivamente como rizobios y que están asociados a plantas leguminosas forrajeras de gran importancia agronómica.

De esta asociación mutualista, la leguminosa consigue un aporte de nitrógeno que favorece su desarrollo, obteniéndose una mayor producción en los cultivos. Un valor añadido de estas simbiosis es que evita la necesidad de utilizar abonos nitrogenados, ya que la bacteria se encarga de que la planta tenga el correcto aporte de nitrógeno, lo que supone un gran ahorro económico en la agricultura y se evita el deterioro ambiental que causa el uso de fertilizantes químicos.

En concreto, la bacteria que ha sido secuenciada por el grupo de investigación de Ecología Genética de la Rizosfera, del Departamento de Microbiología del Suelo y Sistemas Simbióticos de la Estación Experimental del Zaidín, es la estirpe de Sinorhizobium meliloti GR4.

DESDE LOS 70

Este aislado se lleva estudiando desde finales de los años 70 en el centro. Es una cepa predominante en colecciones de suelos de Granada en la cual se habían encontrado determinantes genéticos que confieren una mayor competitividad por la formación de nódulos en las raíces de plantas de alfalfa (Medicago sativa).

Este genoma se une a los de otros cuatro aislados de esta especie, Sinorhizobium meliloti, disponibles actualmente en las bases de datos.

La secuenciación de este nuevo genoma, de 7.12 millones de pares de bases (Mbp), se ha llevado a cabo mediante la plataforma de alto rendimiento 454 GS FLX Titanium (Roche Diagnostic) en el marco del Proyecto de MICROGEN: ‘Microbial Comparative Genomics- CSD 2009-0006’, dentro del programa Consolider-Ingenio del Ministerio de Economía y Competitividad.

“La secuencia definitiva se ha obtenido gracias a una gran cobertura de lecturas, estimada en 70 veces el tamaño del genoma, lo que ha permitido ensamblar el rompecabezas de la secuencia genómica completa de la bacteria. En la actualidad, es una tarea que se desarrolla en pocos meses a diferencia de los años que se requerían hasta hace poco tiempo”, según declara en un comunicado Francisco Martínez-Abarca Pastor, uno de los científicos que ha participado en el proyecto.

El genoma de GR4 consta de 5 unidades replicativas independientes: el Cromosoma propiamente dicho de 3.618.794 pares de bases (bp) en tamaño que especifica, entre otras, funciones esenciales para la viabilidad de las bacterias y 4 plásmidos de 1.417.856 bp, 1.701.197 bp, 175.986 bp y 225.725 bp, sin los que las bacterias pueden vivir pero que, sin embargo, confieren determinadas ventajas ecológicas que hacen a esta estirpe más competitiva en su nicho ecológico frente a otras bacterias similares con las que conviven.

Las primeras estimaciones apuntan a que este genoma codifica 6.700 proteínas, y al menos 1066 moléculas de RNA que no se traducen finalmente a proteínas, pero que como éstas pueden tener funciones biológicas muy relevantes, todas ellas por descubrir.

“El estudio funcional de este genoma permitirá profundizar en las bases genético-moleculares que rigen el establecimiento de las simbiosis mutualistas entre los rizobios y las leguminosas así como la optimización de la explotación biotecnológica de estas interacciones de tanta importancia para la sostenibilidad del planeta”, según concluye Francisco Martínez-Abarca.