Desarrollo de nuevos inoculantes de leguminosas mediante la mejora biotecnológica de la capacidad de reciclado de hidrógeno

Resumen

Las leguminosas son capaces de utilizar el N2 atmosférico en simbiosis con bacterias del suelo de la familia Rhizobiaceae. En el proceso de fijación de N2 se desprende H2. La producción de H2 por los nódulos de las leguminosas supone una pérdida de energía y constituye la principal fuente de ineficiencia de la simbiosis. La introducción de la capacidad de reciclado de H2 en cepa carentes de ella es un medio potencial de mejora de la productividad de las correspondientes legumiosas hospedadoras. Con el fin de incorporar los genes de oxidación de H2 se construyó un minitransposón que permitió la incorporación de las 19kb de la agrupación génica de la hidrogenasa de Rhizobium leguminosarum bv.viciae UPM791 en el genoma de diversas especies de Rhizobiaceae. Este transposón resultó ser un vehículo muy eficaz para la incorporación de forma estable del sistema hidrogenasa. La expresión de dicho sistema fue dependiente del fondo genético, siendo las asociaciones B.japonicum/soja. R.etli/judías, R.leguminosarum bv.viciae PRE/guisantes y M.loti/lotus las más permisivas para actividad hidrogenasa. Esta dependencia se produjo tanto a nivel de especie de rhizobio como a nivel de cepa. En las asociaciones simbióticas en las que el sistema hidrogenasa se expresó eficientemente, la presencia de una sola copia del sistema fue suficiente para reciclar la totalidad del H2 generado por la nitrogenasa. El acoplamiento del sistema hidrogenasa a la generación de ATP también fue dependiente del fondo genético, estando acoplado en el caso de la simbiosis B.japonicum/soja. Para poder utilizar los inoculantes construidos en ensayos de campo es necesario eliminar el gen de resistencia a espectinomicina que acompaña a los genes de oxidación de H2. Para ello se desarrolló una estrategia que además permitió caracterizar fácilmente el lugar en el que se ha producido la inserción del transposón. La actividad hidrogenasa en R.legumino