Evolución de la investigación sobre

Pamplona 1-3 Octubre 2008

Gracias a nuestro compañeros de la Universidad de Navarra:

Prof. Manuel Sánchez-Díaz y sus colaboradores !!!

Con mi agradecimiento a todos los que han contribuido al conocimiento y aplicación de las Micorrizas en España

Evolución de la investigación sobre

“Micorrizas” en España durante los últimos 35 años

José-Miguel Barea

1. Breve presentación del Área Temática 2. Hitos clave de la investigación

3. Desarrollo de las investigaciones 4. Principales contribuciones

5. El futuro

Sistematización de la información

1. Breve presentación del Área Temática

Tipos de Micorrizas y su significado

en agro-sistemas y ambientes naturales

En las ECTO- el hongo es una seta o una trufa

En las ENDO- el hongo es microscópico

La micorriza arbuscular (MA) es la primera simbiosis hongo-planta que evolucionó en el Planeta

Mario Honrubia Universidad de Murcia

Ectendomicorriza

370 millions

years ago MA Actual Fossil spores from the Ordivician, 460 MYA

Arbúsculos y vesículas

Extant spores of Glomus spp.

Redecker, Science (2000)

420 millones de años de historia

420 millones de años de historia

común de las plantas y sus micorrizas

común de las plantas y sus micorrizas

Algas

Hepática Antocerota Musgo BRIOFITOS

Licopodio Helechos Equiseto Cycas PTERIDOFITOS PLANTAS

CON SEMILLAS Ancestros de las plantas

Equisetos Licopodios

“Rhynie”

Musgos Hepáticas

Salvo musgos, AM tallo ó Arbúsculos en tallo ó Arbúsculos en rizomas Helechos AM en raíces, similares

a las actuales

Cycadinas AM actual

Ginkgoales AM

Araucarias AM

Coniferas

hemisf. N. AM

Cesalpinoideas Mimosaceas

Salicaceas ECM y AM

Ericales Ericoide

Orquídeas Orquidoide

Angiospermas

Pinaceas ECM o AMECM

Fagales ECM (y AM)

Presentan una enorme plasticidad morfológica y fisiológica

Microscópicos

*

*

Habitantes comunes del suelo (desde hace mas de 400 M de años)

*

Simbiontes obligados

*

Diversidad genética

*

Hongos MA Hongos MA

(Caracteres fundamentales)

Phylum GLOMEROMYCOTA ^{Schuβler et al.2001}

By analyzing 18S rRNA of AM fungi

asymbiotic

stage symbiotic stage Asymbiotic stage specific cDNA library

Suppressive substractive hybridization (SSH)

Requena et al. 2002 Cappellazzo et al. 2007

Franken lab

Gene identification in AM fungi

Untargeted approaches

Targeted approaches Degenerated primers

Ferrol et al.2000 Lanfrancoet al. 2000

Rhody et al. 2003

• ~ 3,500 ESTs from AM fungi in databases

EST collection and sequencing

Lanfrancoet al. 2000 Lammers et al. 2001 Sawaki and Saito, 2001

2. Hitos clave en la investigación de las

Micorrizas en España

El 1er contacto

Contactos iniciales con la EEZ

Programa Temático “F y M B de N”

Acciones COST de la EU Red Temática “BIB P-M”

Hitos clave en la investigación de las Micorrizas en España (interacciones)

1972

1975

1983-91

1989

1997

El 1er contacto

2.1. Hitos clave en la investigación de las Micorrizas en España

Otoño de 1972

Rothamsted Experimental Station, Harpenden, Herts, UK

Rothamsted, Otoño del 1972

Barbara Mosse

Margaret Brown

David Hayman

Rizosfera

Micorrizas

1ª Publicación sobre Micorrizas de un Españolito

“Assaciation between VA mycorrhiza and Azotobacter”

JM Barea, M. Brown & B. Mosse

Ann. Rep Rothamnsted 1972, 81-82 (1973)

“Yellow vacuolated”

(Glomus mosseae)

1ª Publicación sobre Micorrizas (en Libro)

Contactos iniciales con la EEZ

2.2. Hitos clave en la investigación de las Micorrizas en España

1975

Cinta Calvet y Victoria Estaún (IRTA, Cataluña) Maria Jesús Sainz (CSIC Galicia)

Ignacio Peña (U de Navarra) Mery Jaizme (ICIA, Canarias)

Mario Honrubia et al. (U de Murcia)

Tesis Doctorales, Estancias en Centros fuera de España

Programa Temático “F y M B de N”

2.3. Hitos clave en la investigación de las Micorrizas en España

1983-91

Un reconocimiento a Jesús Sebastián, Vice-Presidente del CSIC

Una reunión del Programa temático:

Universidades, Escuelas Ing. Agrónomos, CSIC, INIA

Acciones COST de la EU

2.4. Hitos clave en la investigación de las Micorrizas en España

1989 Acciones 8.10

8.21 8.38 8.70

Key words: Arbuscular Mycorrhiza, Plant health, Soil quality, Agricultural sustainability, Practical applications

Research activities: Fundamental, strategic and applied transnacional cooperative research on Arbuscular Mycorrhiza

Organización de Congresos Internacionales de Micorrizas

Red Temática “BIB P-M”

2.5. Hitos clave en la investigación de las Micorrizas en España

1997

Marzo 1996. La Cristalera, Madrid.

Octubre 1997. Aracena, Huelva.

Noviembre 1999. Chiclana, Cádiz.

Octubre 2001. Monfragüe, Cáceres.

Octubre de 2003. Grazalema.

Junio de 2005. Jaca.

3. Desarrollo de la investigación sobre Micorrizas en España

1970 1980 1990 2000 2010

Temas Generales (Disciplinas) e la investigación

(Inicios aproximados)

Ecología

Bioquímica

Fisiología

Biología Molecular

Genética funcional

Biotecnología

comercial

Biotecnología

experimental

4. Principales contribuciones de la investigación sobre Micorrizas en España

500 Publicaciones 70 Tesis Doctorales

70 Proyectos de Investigación

1. Diversidad de hongos micorrícicos

2. Formación y funcionalidad de la micorriza 3. Interacciones en la micorrizosfera

4. Transporte de N, P y C en micorrizas

5. Bases fisiológicas, bioquímicas y moleculares de la tolerancia a estreses abióticos (salinidad, sequía y metales pesados) en plantas micorrizadas 6. Idem a estreses bióticos (MISR)

7. Biotecnología y aplicaciones

Temas Generales de la investigación

1. Diversidad de hongos micorrícicos

Temas Generales de la investigación

Abundancia relativa de esporas HMA (100 g suelo)

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Z1 Z2 Z1 Z2 Z1 Z2 Z1 Z2 Z1 Z2

Tomillar dolomitícola

Salviar Retamal Espinal Romeral

A. laev is Acaulospora s p A. s crobic ulata P. dominikii Otos pora bareai P. occ ultum Ap. gerdemannii S. c alospora E. infrecuens Glomus s p11 Glomus s p 10 Glomus s p 8 Glomus s p 7 Glomus s p 5 Glomus s p 3 Glomus s p 2 Glomus s p 1 G. claroideum G. caledonium G. mos seae G. intraradices G. mic roagg G. visc osum G. coronatum G. cons tric tum G. etunicatum

AM fungal spore richness (100 g of rhizosphere soil)

Palenzuela & Barea (2008)

En espacios naturales

Z1 Z2

18S rRNA

18S rRNA sequences extraction

Phylogenetic analysis

Sequencing

Diversity analysis of AM fungi (isolated spores)

DNA

Databases search

Phylogenetic trees

Target for amplification

Geosiphon G. claroideum G. claroideum G. etunicatum E. columbiana G. intraradices G. mosseae G. mosseae 1 G. mosseae 2 A. rugosa G. versiforme S. pellucida Gi. albida

NS31/NS41 products (amplicons) PCR

Nested NS31/AM1 PCR

NS31/NS41

18S rRNA

NS31/AM1 products (amplicons) PCR

18S rRNA NS31/Glo1 regions extraction

Phylogenetic analysis

Sequencing

NS31/AM1 DNA

Database search

Target for amplification

Analysing the diversity of AM fungi actualy colonizing plant roots

Fingerprinting

Nested GC-NS31/Glo1 PCR

TTGE profiles

TTGE analysis 18S DNAr

sequences

Cornejo, Azcón-Aguilar, Barea y Ferrol (2004) FEMS Microbiology Letters

PCR Products Ligation &

transformation

Clone selection by TTGE Clone selection by SSCP

SSCP gels provide more information since the 2 bands per clone allow comparisons betwen clones I. Sánchez, JM Barea & N. Ferrol

Clone library

Analysing the diversity of AM fungi actually colonizing field-grown roots (cloning after PCR)

2ª PCR Glo1 2ª PCR AM1

Diversidad de hongos MA en suelos contaminados con MP

El tamaño y la diversidad de las

poblaciones de hongos a MP se afecta , incluso a concentraciones por debajo de las

permitidas por la UE para suelos agrícolas

del Val et al., 1999

Escenarios

“diana”

Playa del Palmar

Parque Natural

“Cabo de Gata”

Diversidad de hongos MA en saladares y dunas

Ectendo Peziza sp en pino carrasco después de fuego

Esclerocios y micorriza de Cenococcum en pinar pino carrasco después de fuego

Ecologia micorrizas estrés abiotico:

incendios forestales

Honrubia, M., Morte, A. y Diaz, G. 2002.- Dinamismo del componente fúngico

micorrícico y su incidencia en la regeneración del bosque mediterráneo. En Charco, J.

(Coord). La regeneración natural del bosque mediterráneo en la Península Ibérica.

Pp 87-113.

Patterns of band-intensity of Tuber melanosporum in soil extractions after amplification with

ITS1TM/ITS2TM.

A. RFLP patterns de productos de PCR (AM1/NS31)

B. Distribución y frecuencia de 4 áreas de 7 RFPL patterns

2. Formación y funcionalidad de la micorriza

Temas Generales de la investigación

Nova Hedwigia 87: 153-160

Mycorrhizal synthesis and basidioma primordium formation between

Abies guatemalensis and Laccaria bicolor

Flores, R., Díaz, G., Honrubia, M. 2008

R. Flores, G. Diaz & M. Honrubia. 2005 Mycorrhizal synthesis of

Lactarius indigo (Schw.) Fr. with five neotropical pine species.

Mycorrhiza 15: 563-570.

Díaz, G., Flores, R. & Honrubia, M. 2007 Lactarius indigo and Lactarius deliciosus form mycorrhiza with eurasian or

neotropical pine species.

Sydowia 5: 32-45.

Terfezia x Helianthemum Morfotipos Micorrizas Terfezia

Terfezia x x HelianthemumHelianthemum Morfotipos

Morfotipos MicorrizasMicorrizas

Gutierrez, A., Morte, A & Honrubia, M. 2003. Mycorrhiza 13: 299-307 Gutierrez

Gutierrez, A., , A., MorteMorte, A & , A & HonrubiaHonrubia, , M. 2003.

M. 2003. MycorrhizaMycorrhiza 13: 29913: 299--307307

Morfotipos:

In vitro Maceta Campo

N

nu

N W

Mazudo 45,7%

Moniliforme

25,7% Capitado

22,8% Ramificado 5,8%

Flow cytometry

Autofluorescence detection of arbuscular mycorrhizal fungal structures in palm roots:

an underestimated experimental method.

Mycological Research 110: 887-897 (2006)

Dreyer, B.; Morte, A.; Pérez-Gilabert, M.; Honrubia, M.

Mi + M -M +M -M

Correlación entre incremento de actividad endoglucanasa en raíces micorrizadas y Desarrollo de estructuras fúngicas en la raíz

Identificación bioquímica de actividad endoglucanasa en micelio de hongos MA

Pico de actividad

Fase de expansión logarítmica del hongo en la raíz

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Percentagerootcolonization on firstsideof split-rootsystem)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Percentagerootcolonizationon second sideof split-rootsystem)

No precolon. Simultaneous inoculation

First side inoc. 13d prior to inoc.

second side First side inoc. 6d

prior to inoc.

second side

AMF 1 ; First side

AMF 2 ; Second side a

a

b b

c c

a a

a

a bb

c AMF 1 c

AMF 1

AMF 2 AMF 2

One

One sideside of a of a splitsplit--rootroot systemsystem showed

showed different different degreesdegrees of AM of AM rootroot colonization

colonization, , thereafterthereafter thethe secondsecond side

side was was inoculatedinoculated withwith an AMFan AMF

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

0 1 0 15 20

W-NI

W-I

P2-NI

P2-I

El fenotipo que produce menor cantidad de SA muestra una mayor velocidad de colonización

El fenotipo que produce mayor cantidad de SA posee una menor velocidad de colonización

La reacción de resistencia a la colonización MA en mutantes Nod-/Myc- está asociada a un incremento en los niveles de SA

ColonizaciónActividad fosfatasa

Tanto la colonización fúngica como la actividad fosfatasa alcalina del micelio intraradical incrementa en plantas insensibles a Jasmónico

La deficiencia en ABA provoca una disminución en la ramificación arbuscular y la actividad fosfatasa asociada a los arbúsculos

Plant Cell Wall

Cytoplasm Fungal Hypha

Fungal elicitor

O₂ H₂O₂

H2O2 2(H) Plant hydrolase

SA

H₂O₂ Expression of defence genes Fungal symbiotic

signal

SYM Hormonal signal Ca⁺⁺

Fungal hydrolase

Endogenous elicitor Plant cell wall component

Expression of genes for functional mycorrhization

( ) ( )

Plasma-membrane P

C

Nucleus

Mechanisms of defence regulation in AM symbiosis









imbalances



García-Garrido & Ocampo, 2002

Descripción pionera de la existencia de SODs en MA

Isoenzimas en extractos de raíz,

tras paso por DEAE-celulosa Posterior electroenfoque Raíz

Control Raíz

MA Raíz

MA

Raíz Control

Raíz MA (H₂O₂) Raíz

MA (KCN)

Arbuscular mycorrhizal (AM) colonization in plants as affected by AM x cell-free supernatants or

whole PSB-cultures application

Uninoculated control Enterobacter sp.

Bacillus subtilis

AM colonization

de

b cd

a

e

c de

b

f

c e

a

0 20 40 60 80

- M + M - M + M

%

Cell-free culture Whole culture Bacterial culture

Posteriormente se demostró que las fitohormonas en los sobrenadantes eran las responsables

La inoculación de MA puede incrementar la captación de

P, N

(Azcón et al)

Micorriza Control

32P SA = ^________

31P

(Bq ³²P/mg P)

31P = native soil

32P ³¹P

32P

31P

31P

31P 32P-labelled

fertilizer

31P

31P

31P

31P

Specific Activity (SA) of P in plant

Barea et al., Plant and Soil (2007)

P

y disponible

Muy rápido Lento

Raíz MA

Conclusión:

Fuentes de P que usan las MA

N¹⁵

CH = Comp. de hifas CR = Comp. de raíces

60-µµµµm malla de nylon

MA y captación de N MA y captación de N

CR CH

R. Azcón et al

15

NH

vs.

15

NO

Control

Control MAMA

4.5 5.5 6.5 7.5 8.5

Nitrógeno (NH

)

Bago y Azcón-Aguilar, 1996

4.5 5.5

6.5 7.5 8.5

Nitrógeno (NO

)

Bago y Azcón-Aguilar, 1996 ControlControl MAMA

Ultrastructural localization of acid phosphatase

in arbusculate coils of mycorrhizal Phoenix canariensis roots

Physiologia Plantarum 132: 503-513 (2008) B. Dreyer, M. Pérez-Gilabert, E. Olmos,

M. Honrubia, A. Morte

3. Interacciones en la micorrizosfera (MA)

Temas Generales de la investigación

Tipo de microorganismo Resultado de la interacción

Bacterias fijadoras de N₂ Solubilizadores de fosfatos

Productores de fitohormonas Agentes de control

biológico de enfermedades

Microorganismos relacionados con la formación de agregados

Incremento de la disponibilidad de N Incremento en la disponibilidad de P

Enraizamiento de plántulas

Antagonismo frente a patógenos

Rizobacterias específicas Biorremediation de suelos contaminados

Mejora de la calidad física del suelo

Resultado de las interacciones de las MA con microorganismos beneficiosos en la

micorrizosfera

Control E3 YV

P accumulation in lavander shoot biomass as affected by mycorrhiza and phosphate

solubilizing bacteria (PSB) interactions

(Azcón, Barea & Hayman, 1976) (Azcón, Barea & Hayman, 1976)

- RP + RP bc ab a

a

d bc

c b

g

e f

e

0 1 2 3 4 5

- PSB + PSB - PSB + PSB

mgP/plant

Nature (1979) 279, 235-237

C. Azcón-Aguilar, R. Azcón & J. M. Barea

Endomycorrhizal fungi and Rhizobium as biological fertilizers for Medicago sativa

in normal cultivation

Control Mycorrhiza

0 50 100 150 200

C R M R+M

Shootdrymatter(g)

3.88 3.54 4.63 4.57 0.32 0.32 0.35 0.35

%N

%P Nutrient

in Shoots

Field inoculation of Medicago sativa with Rhizobium (R) and Mycorrhiza (M)

AM impact on N

acquisition by plants

Rhizob.

Myc+ Rhizob.

(Barea et al)

Control (nat. Fert.)

Phosphate (100 kg Pha^-1)

Mycorrhizae (G. mosseae)

Fixation

Soil N derived

from

56b 79c 41a

99z 78y

46x

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

kg N.ha-1 equiv/2 months

Sources of N for plant under field conditions (

N method) as affected

by AM inoculation

(Barea et al)

0 200 400 600 800

Control PSB AM PSB+AM

0 500 1000 1500 2000 2500

Control PSB AM PSB+AM

mgmgmgmgpotpotpotpot----1111

0 1 2

Control PSB AM PSB+AM

mgmgmgmgpotpotpotpot----1111

BqBqBqBqmgmgmgmgPPPP----1111

Control RP

Interacciones MA, BSF y Fosfato de Roca

Barea et al., Plant and Soil (2007)

A B

B

A

B A B

A

A

A B B

a b

Azospirillum unidos a raíces e hifas de Glomus

Collados y Barea, 2007

ECO-SAFE Project

a

b b b

a

0 2 4 6 8

Grain yield (g/pot)

ControlCRT1 (WT)

Sp245 (WT)

0535 (GM)

Nitrate

Azospirillum treatments

Collados & Barea, 2005

Effect of inoculation with Azospirillum on wheat yield growing in 25 kg-soil mesocosms

ECO-SAFE Project

Aplicación de algunos hongos saprobios (F. oxysporum – 126), de sus exudados o de algunos de sus componentes, incrementan

la colonización de la raíz por hongos MA autóctonos

o inoculados y sobre el crecimiento de la planta, sobre todo cuando se aplicaron durante la etapa

presimbiotica de los hongos MA

75 % cc

0 100 200 300 400

Nódulos (nº)

a

e d

cd

bc

b

-

Control M ref. AM adap.

B. meg^. - B. meg^. - _{B. meg.}

Interacciones Rizobacteria x AM x Rhizobium en condiciones de sequía

Azcón et al.

4. Transporte de N, P y C en micorrizas

Temas Generales de la investigación

Hexose

P

P

P

Urea NH NH44++

CO₂

NH NH₄₄⁺⁺

Arg PolyP

NO NO₃₃^--

P

CO₂

Arg PolyP

NO NO33--

NH NH₄₄⁺⁺

NH NH44++

Intraradical

mycelium Extraradical

mycelium

Hexose ^Trehalose

Glycogen PPP

Chitin

Triose

AA

Glycogen Hexose TAG

Trehalose Chitin

TCA

1 1

2 2

PPP

TCA

4 4 5 5 2 2

Glyox.

cycle β-oxidation

Hostcell

Orn Urea.

cycle

Arg Arg

Gln Urea.

cycle TAG

3 5 3

5

6

6 77 7

7

7 7

8 8 8

8

8 8

Bago et al., 2002

P, N y C metabolism in AM

Intercambio de nutrientes en micorrizas arbusculares

Interfase arbuscular

Planta Hongo

ATP

2H⁺ Pi

Pi H⁺ H⁺

H⁺

H⁺ ADP

+ Pi

Pi Pi

? Pi

H⁺

hexosa

ADP + Pi

H⁺ Azúcares del hongo H⁺

ATP

Sacarosa O hexosa

? ?

Membrana plasmática

Membrana plasmática

ATP ADP + Pi

H+

Epidermis Soil

PiH+

Symbiotic interface ATP

ADP + Pi

Plant Fungus H⁺

+ PiH

Two plant (tomato) H

-ATPases are differentially regulated by AM inoculation

LHA2 LHA1

Ferrol et al., 2002

(Plant)

Identifying AM genes codifying for NH

transporters: Isolation of GintAMTs cDNA

I IV V VI VII VIII IX X XI

NH2

COOH IN

MEMBRANE

OUT

II III

The protein encoded by GintAMT2 presents 11 transmembrane domains closely related to previously characterized AMTs of other fungi.

3´ RACE RT-PCR

RT-PCR 5 ´ R ACE

ES T (G ene Data bas e) Degenera ted prime rs G ene S pecific primer s

3´ RACE RT-PCR

RT-PCR 5 ´ R ACE

ES T (G ene Data bas e) Degenera ted prime rs G ene S pecific primer s

The full length of the gene was identified

J. Pérez-Tienda, C. Azcón-Aguilar & N. Ferrol

Functional complementation assays in yeast

Heterologous expression of GintAMT2 in the yeast strain lacking the three ammonium transporters [∆mep1∆mep2∆mep3;

Marini et al., 1997] complemented the defect of this mutant to grow at concentrations lower than 1 mM NH₄⁺.

pFL61

GintAMT1

GintAMT2

Proli ne 100 µm

NH₄⁺ 10 mM

NH₄⁺ 5 mM

NH₄⁺ 1 mM

NH₄⁺ 0.5 mM

NH₄⁺ 0.1 mM

J. Pérez-Tienda, C. Azcón-Aguilar & N. Ferrol

- ^N

-C

(3.6 mM NO₃^-)

GintAMT1 is involved in NH₄⁺-uptake at low soil

NH₄⁺ concentrations

López-Pedrosa et al., 2006 Pérez-Tienda et al., 2007

GintAMT1 GintAMT2

Transcriptional regulation of GintAMT1 and GintAMt2

When the F has grown

GintAMT2 is mainly expresed in the IR

mycelium

GintAMT1 is mainly expresed in the ER

mycelium

Plant Apoplast Fungus

Glucose ATP

ADP + Pi

H⁺ H⁺

Sacarose o

hexose Sacarose

Glucose Invertase

C transfer in the symbiotic interphase of AM

S. Garcia-Rodriguez, C. Azcón-Aguilar & N. Ferrol

Invertases gene expression in tomato

Vacuolar invertases: Lin4 y Lin9

Foldchangeingene expression

4 weeksC Gi Gm C Gi Gm 6 weeks 0

1 2 3 4 5 Lin9

0 1 2 3 4 5 6

4 weeksC Gi Gm C Gi Gm 6 weeks Foldchangeingene expression

Lin4

Cell-wall invertases:

Lin5, Lin6, Lin7 and Lin8

Lin6

0 1 2 3

4 weeksC Gi Gm C Gi Gm 6 weeks Foldchangeingene expression

S. Garcia-Rodriguez,

C. Azcón-Aguilar & N. Ferrol

Lin6 promoter activity in AM roots

Mycorrhiza Control Mycorrhiza Control

S. Garcia-Rodriguez, C. Azcón-Aguilar & N. Ferrol

Coordinated Nutrient Exchange in Arbuscular Mycorrhiza. 2009 Nuria Ferrol &

Jacob Pérez-Tienda

En “Mycorrhizas: Functional Processes and Ecological Impacts”

(Springer).

Edts

C. Azcón-Aguilar, JM. Barea,

S. Gianinazzi &

V. Guaninazzi-Pearson

5. Bases fisiológicas, bioquímicas y moleculares de la tolerancia a estreses abióticos (salinidad sequía y metales pesados) en plantas micorrizadas

Temas Generales de la investigación

J. M. Ruíz-Lozano, R. Azcón, R. Aroca et al. EEZ

En diversos estudios se ha demostrado que:

Las MA juegan un papel importante ayudando a la planta a captar agua e incrementando la resistencia de

las plantas a salinidad, sequía y temperaturas extremas

M. Sánchez-Díaz et al. U de Navarra

Sánchez-Díaz M, Pardo M, Antolín M, Peña J, Aguirreolea J, (1990)

Effect of water stress on photosynthetic activity in the Medicago-Rhizobium-Glomus symbiosis

Plant Science 71: 215-221

Las plantas M presentan tasas fotosintéticas mas elevadas, cuando el tejido se va deshidratando

Goicoechea N, Antolín MC y M Sánchez-Díaz (1997). Gas exchange is related to the hormonal balance in mycorrhizal or nitrogen-fixing alfalfa subjected to drought. Physiologia Plantarum 100: 989-997

Goicoechea N, Merino S, Sánchez-Díaz M (2004) Contribution of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) to the adaptations exhibited by the deciduous shrub Anthyllis cytisoides L. under water deficit. Physiologia Plantarum 122: 453-464

No micorrizadas (x 3000)

No micorrizadas (x 500) Micorrizadas (x 500)

Micorrizadas (x 3000)

Peña JI, Sánchez-Díaz M, Aguirreolea J, Becana M (1988)

Increased stress tolerance of nodule activity in the Medicago-Rhizobium-Glomus symbiosis under drought

Journal of Plant Physiology 133: 79-83

Goicoechea N, Merino S, M Sánchez-Díaz (2005). Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) can contribute to maintain antioxidant and carbon metabolism in nodules of Anthyllis cytisoides L. subjected to drought. Journal of Plant Physiology 162: 27-35

Malato deshidrogenasa Isocitrato d-asa P-nol piruvato carboxilasa Hidroxibutirato d-asa Las MA mantienen bajo sequía a

niveles comparables con Controles bien regados

Mas elevadas en plantas M que en P bajo condiciones de déficit hídrico

Absorción de agua por hifas MA

CR

CH-I CH-II

Ruiz-Lozano y Azcón (1995) 50 µµµµm

0 5 10 15 20 25 30

Control-P G. fasciculatum G. deserticola

Peso Fresco (g/planta)

No Agua 80% C.C.

100% C.C.

76 78 80 82 84 86 88 90 92

Control-P G. fasciculatum G. deserticola

Contenido Hídrico en Hoja (%)

Ruiz-Lozano et al., (1996) New Phytol. 134: 327-333

0 100 200 300 400 500 600

NO ESTRES SEQUIA

Control-P G. mosseae G. desertícola

Actividad SOD

0 0,5 1 1,5 2 2,5

NO ESTRES SEQUIA

Peso seco (g/planta)

CORRELACION ENTRE INCREMENTO DE ACTIVIDAD SOD INDUCIDOPOR LA SIMBIOSIS MA

Y TOLERANCIA A LA SEQUIA

Protección frente al daño oxidativo

Protección frente al daño oxidativo

Br Gm+Br Gi+Br 0

2 4 6 8 10 12 14

Oxidative damage to lipids (nmol MDA mg protein-1)

d d

d c a

b A

Br Gm+Br Gi+Br

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

b b

b

a B

c c

Oxidative damage to proteins (µmol C=O mg protein-1)

Ruiz-Lozano et al., (2001) New Phytol. 151: 493-502

La simbiosis MA puede proteger frente a la sequía disminuyendo el daño oxidativo a biomoléculas

Protección frente al daño oxidativo Protección frente al daño oxidativo

NI Gm Gi

ww ds ww ds ww ds

26S rRNA lslea 1

100 51 64 LEA

Expression of

in plant roots

NI Gm Gi

ww ds ww ds ww ds

26S rRNA lsp5cs

P5CS

100 70 72 Both genes are induced by water deficit

AM down-regulate the expression of both genes

A better water status in AM-plants (higher ΨΨΨΨ, RWC, L₀).

Therefore, as AM-plant suffer less from water

deficit, they do not need to increase the expression

of these genes (Ruíz-Lozano et al)

Expression of LsPIPs in letucce

AM down-regulate AQPs expression

Expression of GmPIPin soybean

A higher expression of aqp is beneficial for the plant under optimal water conditions because it allows a greater water flow.

A low expression is beneficial under water stress conditions because it results in a mechanism of regulation to avoid water losses in plant cells.

Down-regulation of aqp by AM is beneficial to plant under water stress (Ruíz-Lozano et al)

Ψ ΨΨ Ψ

Tratamiento Condiciones óptimas Estrés hídrico

Soja

NI -1.4c -2.4a

Br -1.6c -2.3a Gm+Br -1.5c -1.9b

Relativewatercontent(%) Relativewatercontent(%)

Ψ Ψ Ψ Ψ

Tratamiento Condiciones óptimas Estrés hídrico

Lechuga

NI -1.1c -2.0a

Gm -1.1c -1.6b Gi -1.3c -1.7b

Ψ Ψ Ψ Ψ

Tratamiento Condiciones óptimas Estrés hídrico

Lechuga

NI -1.1c -2.0a

Gm -1.1c -1.6b Gi -1.3c -1.7b

A better water status in AM-plants

(Ruíz-Lozano et al)