Las bacterias fijadoras de N y su papel en la colonización de plantas invasoras en contaminación por metales pesados.
Las especies invasoras de plantas (IPS) pueden generar variaciones en las comunidades microbianas de la rizosfera debido a la retroalimentación planta-suelo y así aumentar la probabilidad de una colonización exitosa, el éxito de la colonización también esta ligado a la disponibilidad de N en los suelos por lo tanto las bacteria fijadoras de N (SNB) juegan un papel importante. La contaminación por metales (HMP) pesados afecta la estructura y función ecológica de las comunidades del suelo.
El estudio analizó los efectos de la invasión del bledo (Amaranthus retroflexus L) en la estructura de las comunidades de bacterias fijadoras de N en presencia de metales pesados (Cu y Cd). Para ello se propusieron tres hipótesis, la primera, la diversidad y riqueza de las SNB aumentará con la invasión del bledo y la segunda, el Cu y Cd en combinación tendrán un efecto mayor en la diversidad y riqueza de las SNB que individualmente y la tercera, la diversidad y riqueza de las SNB disminuirá con la invasión del bledo en presencia de HMP.
Para ello se diseñó un experimento de cultivo en macetas con humus con un contenido de 30.7 mgkg-1 y 0.09 mgkg-1 de suelo para Cu y Cd, también se determinaron las propiedades fisicoquímicas del suelo, así como la estructura de la comunidad SNB médiate la extracción de DNA y la amplificación del gen nifH para secuenciación; la asignación taxonómica se realizó mediante OTu’s con las secuencias del DNA ribosomal. Se estimó la diversidad alfa y beta, así como las características de la SNB mediante un análisis discriminante lineal (LDA) y el método del tamaño del efecto (LEFSe). Solo se consideraron abundantes a aquellos taxones con abundancia media mayor a 1%.
En los resultados podemos destacar que la disminución de pH del suelo se dio bajo la invasión del bledo con y sin HMP siendo mayor cuando el Cu y Cd cuando se encontraron de manera combinada que independiente y la conductividad eléctrica aumento con la invasión del bledo. El pH fue la variable ambiental más importante para explicar las variaciones en la SNB.
En la estructura de la comunidad de SNB en la invasión con el bledo se encontraron que el número de secuencias, la riqueza de OTU’s, el índice de diversidad de Shannon, el índice de ACE y el índice de Chao1 aumentaron. El número de secuencias, la riqueza de OTU’s, el índice de diversidad de Shannon, el índice de ACE y el índice de Chao1 disminuyeron en presencia del Cu y en Cu y Cd combinados. La riqueza de OTU’s, el índice de ACE y el índice de Chao1 de SNB también disminuyeron, pero el número de secuencias y el índice de diversidad de Shannon aumentaron en presencia del Cd. La riqueza de OTU’s, el índice de ACE y el índice de Chao1 de SNB disminuyeron en presencia de todos los tipos de HMP en comparación con solo la invasión del bledo. La riqueza de OTU’s, el índice de ACE y el índice de Chao1 disminuyeron en presencia de Cu y Cd combinados en comparación con la presencia de Cu y Cd independientes. rlin
La diversidad beta de SNB en la invasión del bledo, así como junto con HMP, difería notablemente del control, en presencia de HMP fue visiblemente diferente de la que estaba en el control. En cuanto a los biomarcadores podemos destacar que, los biomarcadores en la invasión por el bledo para el control incluyeron Nitrobacter hamburgensis y Nitrobacter; Rhodobacterales, Rhodobacteraceae, Paracoccus y Paracoccus denitrificans para el tratamiento con Cd; Rhizobium rosettiformans, Rhizobiaceae y Rhizobium para el tratamiento Cu y Cd; Nitrobacter hamburgensis se cambió principalmente en el tratamiento. La Rhodobacteraceae se modificó principalmente en el tratamiento con Cd. Rhizobiaceae se modificó principalmente en el tratamiento con Cu y Cd combinados.
En conclusión, el pH es un importante impulsor de la estructura comunitaria de los microbios del suelo y está relacionado con la abundancia y riqueza del gen nifH. La acidificación del suelo puede atribuirse al aumento de la concentración de amonio y disminución de la concentración de nitrato en el suelo, un pH bajo podría aumentar la acumulación y la solubilidad de los metales pesados que las comunidades bacterianas del suelo.
La invasión del bledo aumenta la diversidad y la riqueza de la SNB ya que se desencadena una variación en el contenido de nutrientes del suelo (especialmente N), un impulsor clave de la estructura comunitaria del SNB, a través de los exudados de la raíz y / o hojarasca. Por ende, se crea un microambiente en los ecosistemas invadidos que pueden mejorar la posibilidad de una colonización exitosa. La invasión del bledo en presencia de HMP puede generar cambios en ciertas especies de SNB como aumentar el número total de especies y riqueza para avanzar en la etapa de invasión, sin embrago el proceso de invasión puede inhibirse bajo el aumento progresivo en los niveles y / o los tipos de HMP como resultado de los cambios en ciertas especies de SNB y la disminución del número total de todas las especies y la riqueza de SNB. y
Los efectos ecotoxicológicos del Cu y Cd combinados en la estructura de la comunidad del SNB son más altos que los de los Cu y Cd independientes debido a que los metales pesados combinados presentaban efectos ecológicos más fuertes que individualmente y al aumento del estrés oxidativo; los microbios deben coordinar la asimilación de bajos niveles de metales pesados biológicamente esenciales y su tolerancia a la toxicidad.
Congyan Wang, Kun Jiang, Jiawei Zhou, Jun Liu, Bingde Wu,. (2018). Responses of soil N-fixing bacterial communities to redroot pigweed (Amaranthus retroflexus L.) invasion under Cu and Cd heavy metal soil pollution. Agriculture, Ecosystems & Environment. Volume 267. Pages 15-22. ISSN 0167-8809.
