Microbioma núcleo y heredabilidad en rizósfera de maíz
El presente estudio se realizó con la finalidad de comprender los factores que determinan la estructuración del microbioma de raíz en plantas de maíz. Para ello, analizaron amplicones del gen 16S rRNA de alrededor de 5 mil muestras. Las muestras colectadas correspondieron a 27 genotipos, plantados en tres localidades diferentes, que se muestrearon a partir de 2010 durante 20 semanas y un muestreo final en 2015. Al realizar un análisis de ordenamiento se observó que la edad de las plantas y el sitio de cultivo, eran los principales estructuradores de las comunidades.
Fig. 1. Environment and age strongly structure the rhizosphere microbial community. PCoA of unweighted (A and B) and weighted (C and D) UniFrac distances for maize rhizosphere and bulk soil samples. A and B show the same projection of the data, as do C and D. Symbols represent microbiomes and are colored by plant age (A and C; sampling week; see color gradient) by environment (B and D; by the specific field of origin). The first three PCs are plotted with the percentage of variation explained by each PC.
La comparación de los OTUs presentes en cada una de las muestras, permitió identificar un microbioma núcleo compuesto por siete OTUs que se presentan en el 100% de las muestras, las cuales pertenecen a los taxa: Agrobacterium, Bradyrhizobiacea, Devosia, Comamonadaceae, Pseudomonas y Sinobacteriaceae. En relación con el genotipo, se encontró que algunos taxa eran dependientes del mismo, por ejemplo, la variedad de maíz dulce tiende a presentar grupos taxonómicos capaces de fijar nitrógeno como Bradyrhizobiaceae y Rhizobium. De manera notable, disintos OTUs con las mismas clasificaciones taxonómicas, mostraron responder de manera similar en genotipos similares. En cuanto a la heredabilidad del microbioma, se evaluaron los OTUs presentes en el 80% de las muestras y se encontraron 143 OTUs; aunque su heredabilidad es marcadamente menor que la de las características fenotípicas de las plantas (como el tiempo de floración). Como señalan los autores, un siguiente paso en éste tipo de estudios que evalúan la relación entre genotipo y el microbioma, sería relacionar los OTUs observados con genes particulares de las plantas.
Fig. 3. Phylogeny of heritable OTUs. The tree shows the phylogenetic relationships of OTUs found in 80% of all rhizosphere samples. Heritable OTUs have branches colored in red. Major phyla are color-coded in the outer circle, and the deepest named taxonomy is given for each OTU. The tree is a subset of the Aug 2013 Greengenes tree. (Scale bar indicates inferred mutation rate per site.)
Walters, W. A., Jin, Z., Youngblut, N., Wallace, J. G., Sutter, J., Zhang, W., … & Knight, R. (2018). Large-scale replicated field study of maize rhizosphere identifies heritable microbes. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201800918.
