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Serie de seminarios IGI: Ingeniería de fijación biológica de nitrógeno en cereales
Resumen
El nitrógeno es esencial para el crecimiento de las plantas. Las plantas no pueden asimilar directamente el abundante gas nitrógeno disponible en nuestra atmósfera; en cambio, dependen de la absorción de formas inorgánicas de nitrógeno. Aproximadamente, la mitad del fertilizante nitrogenado utilizado en la agricultura se pierde por volatilización a la atmósfera, lo que aumenta las concentraciones de N 2 O en la atmósfera, lo que contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero y al calentamiento global. Los fertilizantes nitrogenados también se filtran del perfil del suelo a los sistemas de agua subterránea, lo que contribuye a la eutrofización de los cuerpos de agua. La contaminación por nitratos de los recursos hídricos públicos ha aumentado significativamente con el uso de fertilizantes nitrogenados y puede plantear serios problemas de salud para la población en general. Existe una necesidad creciente de desarrollar prácticas agrícolas alternativas sostenibles que reduzcan el uso extensivo de fertilizantes nitrogenados inorgánicos y mejorar la Fijación Biológica de Nitrógeno (FBN) en los cultivos de cereales es un objetivo buscado desde hace mucho tiempo, sin embargo, no se ha logrado modificar con éxito los cultivos de cereales que muestran un aumento de la FBN. informado. Aquí, describimos un enfoque novedoso en el que las plantas de arroz y trigo se modificaron genéticamente para aumentar la producción de compuestos que estimularon la formación de biopelículas en el suelo diazotrófico. bacterias fotosintéticas, mejorando BNF con mayor rendimiento de grano al limitar el contenido de nitrógeno del suelo. Primero usamos una evaluación química para identificar compuestos producidos por plantas que inducían la formación de biopelículas en bacterias fijadoras de nitrógeno y demostramos que algunas flavonas inducían BNF. Luego usamos CRISPR-Basado edición de genes apuntando a las vías para la descomposición de las flavonas en los cereales, aumentando el contenido de la planta de flavonas y la exudación de las raíces. Cuando se cultivaron en condiciones limitantes de nitrógeno en el suelo, las plantas de arroz modificadas mostraron un mayor rendimiento de grano. La producción de biopelículas también modificó la raíz. microbioma estructura, favoreciendo el enriquecimiento del reclutamiento de bacterias diazotróficas. Nuestros resultados respaldan la manipulación de las rutas biosintéticas de las plantas como una estrategia factible para la inducción de la fijación biológica de nitrógeno en los cereales y una reducción en el uso de fertilizantes nitrogenados inorgánicos.
Speaker
Eduardo Blumwald - El programa de investigación de Blumwald es de naturaleza multidisciplinaria y combina fisiología, bioquímica, biología molecular, genómica y proteómica. Los objetivos generales de su trabajo son: (i) la celulares y mecanismos moleculares que regulan la homeostasis de iones en las plantas; (ii) los mecanismos celulares y moleculares que median la(s) respuesta(s) de las plantas al estrés abiótico (sal, sequía, calor, etc.); (iii) las bases bioquímicas y moleculares de la acumulación de azúcar y ácido en los frutos cítricos; y (iv) el desarrollo de genómico y recursos proteómicos para la mejora de la calidad del fruto.