Trasplantes de microbioma para mejorar el desempeño de plantas pioneras
El cambio climático es una amenaza para las poblaciones de plantas y animales. Aunque algunas especies pueden reaccionar rápidamente por medio de la plasticidad fenotípica o la migración, no se sabe si estas modificaciones pueden seguirle el paso a los cambios ambientales que se observan en la actualidad. Por otro lado, se ha reportado que la adaptación de las plantas ante algunos factores de estrés puede ser facilitada por cambios genéticos en las poblaciones de sus simbiontes microbianos. Con base en esto, Lau y Lennon llevaron a cabo un experimento de selección por varias generaciones en el cual se manipuló la humedad del suelo para evaluar las variaciones en el fenotipo de poblaciones vegetales (producción de flores, frutos, tiempo de floración, etc.) y los microbiomas del suelo asociados (bacterias y hongos). Adicionalmente, realizaron experimentos de trasplante recíproco para observar el impacto de la historia evolutiva tanto de la planta como de los microbios en el desempeño de las plantas en ambientes contemporáneos.
Los autores plantaron semillas de Brassica rappa en mesocosmos secos y húmedos con sustrato de perlita y vermiculita a los cuales se les inoculó suelo agrícola para iniciar con una misma comunidad microbiana natural. Una vez que las semillas germinaron, se dejaron de regar las plantas del tratamiento de sequía. Este sistema se mantuvo por otras tres generaciones, manteniendo la mitad del sustrato materno para mantener una comunidad microbiana contínua. Los trasplantes recíprocos se llevaron a cabo plantando semillas de plantas de tratamiento húmedo en sustrato de tratamiento de sequía y viceversa y posteriormente las plantas fueron sometidas a tratamientos de sequía o humedad. Las plantas asignadas a sequía se regaron cuando comenzaban a mostrar signos de estrés por sequía.
En general, Lau y Lennon encontraron que las respuestas de desempeño ante el estrés por sequía fueron gobernados por los cambios en las comunidades microbianas, al tiempo que los cambios genéticos en las plantas fueron despreciables. La producción de flores y frutos fue menor en condiciones experimentales de sequía, sin embargo, la magnitud del cambio fue modificado por las características históricas de la comunidad microbiana asociada y los cambios en en estas comunidades mitigaron los efectos negativos de la sequía en el fenotipo de las plantas. Por otro lado, las características históricas de no afectaron la producción de flores y frutos en respuesta a la sequía. Además, las plantas sometidas a estrés por sequía presentaron tiempos de floración más cortos que fueron atribuibles a cambios en las comunidades microbianas del suelo.
Por su parte, las comunidades de microorganismos respondieron a las condiciones de sequía con una riqueza de OTUs reducida y la variación de humedad explicó el 20 y 33 por ciento de la variación en las abundancias relativas de OTUs de bacterias y hongos, respectivamente. Además, las comunidades microbianas sometidas a tratamientos prolongados de humedad fueron resistentes a cambios en los regímenes en los experimentos de trasplante recíproco, ya que la variación explicada por el tratamiento de humedad explicó muy poca varianza en la composición de las comunidades de bacteria y hongos (6% y 4%, respectivamente). En cuanto al efecto combinado de la historia de las plantas como de los microbiomas, los autores encontraron que la producción de flores y frutos fue mayor en condiciones históricas dispares sin importar las condiciones de humedad del tratamiento.
Este estudio nos muestra que las comunidades microbianas representan un componente importante en la respuesta de las plantas ante cambios ambientales. De esta forma, las plantas no solo podrían adaptarse o migrar ante los cambios ambientales antropogénicos y más bien su supervivencia podría ser facilitada por los cambios en las comunidades bióticas asociadas.
Lau, Jennifer A., and Jay T. Lennon. “Rapid responses of soil microorganisms improve plant fitness in novel environments.” Proceedings of the National Academy of Sciences 109.35 (2012): 14058-14062.
