Descifran un nuevo genoma de bacterias implicadas en el aprovechamiento agronómico del nitrógeno atmosférico

Nota de EEZ-CSIC

Un grupo de investigadores de la Estación Experimental del Zaidín (EEZ), centro 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. 

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. 

Genoma GR4 

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 EEZ-CSIC, es la estirpe de Sinorhizobium meliloti GR4. Este aislado se lleva estudiando desde finales de los años 70 en la EEZ. 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 Economia 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" declara Francisco Martínez-Abarca Pastor, uno de los científicos que ha participado en la obtención la secuencia completa de este nuevo genoma. 

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 genéticomoleculares 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" concluye 
Francisco Martínez-Abarca.

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