Diseñan chip para monitorear interacciones entre microorganismos y raíces

Diseñan chip para monitorear interacciones entre microorganismos y raíces

  • Esta tecnología podría coadyuvar para descubrir mejores formas de promover el crecimiento de las plantas y generar resistencias
  • Logran observar algunos microorganismos de la rizósfera y sus interacciones simbióticas con la raíz

Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE, por sus siglas en inglés) han descubierto una forma de obtener más conocimientos sobre las interacciones entre los microorganismos y la raíz de las plantas, utilizando un dispositivo de microfluidos de nuevo diseño, un chip grabado con canales diminutos.

     Este dispositivo puede ayudar a respaldar la investigación para descubrir mejores formas de promover el crecimiento de las plantas, diseñar cultivos resistentes a la sequía, remediar el medioambiente e incluso impulsar la producción de materia prima bioenergética.

Observar la rizósfera, un desafío para los investigadores

Las interacciones planta-raíz-microbio están ocultas bajo el suelo, lo que representa un desafío para los investigadores que buscan observar continuamente actividades como la unión de microbios y el intercambio de nutrientes sin interrupción durante largos periodos.

     Para sortear este desafío, los investigadores han analizado tradicionalmente el entorno de las raíces cultivando plantas en macetas, entre láminas de vidrio o en placas de agar, y luego observaron las raíces en busca de cambios físicos e interacciones microbianas sacrificando la muestra.

     Sin embargo, la forma ideal de monitorear la relación entre las raíces de las plantas y los microorganismos que las rodean en la rizósfera, la región rica en nutrientes del suelo que rodea la raíz de la planta, es observar estas interacciones a medida que ocurren durante periodos prolongados con alta resolución.

Desarrollan nueva tecnología para observar al rizósfera

Así que los investigadores de la división de Biociencias de Argonne, junto con los científicos del Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE, desarrollaron un chip para monitorear interacciones planta-raíz-microbio: un diminuto dispositivo de microfluidos que permite que pequeñas cantidades de líquido fluyan a través de microcanales o vías en un chip, midiendo solo unos pocos centímetros cuadrados de ancho.

     “Los canales se crean mediante litografía blanda, un enfoque para fabricar estructuras tridimensionales utilizando materiales blandos”, dijo Gyorgy Babnigg, bioinformático y biólogo molecular de Argonne, quien codesarrolló el dispositivo.

     Babnigg y sus compañeros utilizaron esta técnica para crear un molde negativo de su dispositivo. Luego vertieron un plástico similar a la silicona sobre el molde y lo calentaron, lo que permitió que se endureciera, luego lo sacaron del molde. Más tarde, los investigadores perforaron agujeros en el material para formar entradas y salidas, y, finalmente, lo fusionaron con un trozo de vidrio de cobertura de microscopio para poder observar lo que estaba sucediendo dentro de los canales.

Logran observar los habitantes de la rizósfera

Los investigadores han utilizado durante mucho tiempo dispositivos de microfluidos como el que crearon Babnigg y su equipo para estudiar las interacciones raíz-microbio, aunque únicamente en plantas de flores pequeñas y de corta duración, como Arabidopsis thaliana. El dispositivo Argonne es el primero que se utiliza en plantas leñosas vivas.

     El diseño de su experimento permitió a los investigadores distinguir si las interacciones simbióticas, como microbios que aceptan nutrientes exudados en la raíz de la planta o liberan materiales como fósforo y hormonas vegetales que guían el movimiento de la raíz, eran observables.

     Durante semanas, los investigadores observaron continuamente cómo los diferentes tipos de microbios crecían e interactuaban con las raíces vivas a través de un microscopio y encontraron que, en ausencia de nutrientes externos, los microbios se adherían a la superficie de la raíz y usaban los exudados de la raíz para crecer.

     “Observamos comportamientos particulares de las bacterias en las raíces, desde la alineación de las bacterias hasta la formación de densas biopelículas”, dijo Marie-Francoise Noirot-Gros, microbióloga de Argonne y autora principal.

     El artículo de investigación, titulado “Imágenes funcionales de interacciones microbianas con raíces de árboles utilizando una configuración de microfluidos”, se publicó en Frontiers in Plant Science.

Fuente: Frontiers in Plant Science

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