Dinámica de fluorescencia específica del huésped en la simbiosis leguminosa-rizobio durante la nodulación

Área de la Ciencia:

• Interacciones Planta-Microbio
• Agricultura Sostenible
• Biología Molecular

Sus antecedentes:

• La simbiosis leguminosa-rizobio es crucial para la fijación biológica de nitrógeno en la agricultura sostenible.
• La visualización y cuantificación en tiempo real de esta simbiosis presenta desafíos técnicos.
• Las herramientas existentes carecen de aplicabilidad generalizada en diferentes plantas huésped.

Objetivo del estudio:

• Evaluar la eficacia del promotor del sistema nitrogenasa (PnifH) que impulsa los reporteros fluorescentes en los nódulos radiculares de las leguminosas.
• Desarrollar herramientas robustas para visualizar y cuantificar las interacciones leguminosa-rizobio.
• Establecer un marco escalable para el análisis de alto rendimiento de la dinámica simbiótica.

Principales métodos:

• Evaluación sistemática de los reporteros de proteína fluorescente amarilla superplegable (sfYFP) y proteína fluorescente cian superplegable (sfCFP).
• Prueba de proteínas fluorescentes rojas (RFP) que incluyen variantes monoméricas y multímeras.
• Utilización de sistemas de nódulos determinados (Lotus japonicus) e indeterminados (Pisum sativum).
• Desarrollo de un pipeline de análisis de imágenes basado en aprendizaje profundo.

Principales resultados:

• PnifH-driven sfYFP y sfCFP demostraron una fluorescencia fuerte, uniforme y reproducible en ambos sistemas huésped.
• Las proteínas fluorescentes rojas mostraron señales débiles o inconsistentes, particularmente en nódulos de guisante.
• El etiquetado fluorescente no comprometió la competitividad de los rizobios para la ocupación de nódulos.
• Los reporteros sfYFP y sfCFP permitieron la obtención de imágenes multiplexadas robustas y análisis cuantitativos.
• mScarlet-I resultó eficaz en lotus para el etiquetado de cepas tripartitas.

Conclusiones:

• PnifH-driven sfYFP y sfCFP son reporteros fiables y de amplia aplicabilidad para estudios de simbiosis leguminosa-rizobio.
• Se necesitan fluoróforos rojos optimizados para ciertas aplicaciones.
• El conjunto de herramientas moleculares y computacionales integradas proporciona un marco escalable para diseccionar mutualismos planta-microbio.