Probando la promoción del crecimiento vegetal de una bacteria endófita de desierto con herramientas genómicas y microbiológicas
Dado el cambio climático que se está experimentando en la actualidad, se espera que las zonas áridas y semi áridas del globo se expandan, lo cual es un problema para la agricultura. En la última década, el desierto se ha convertido en un sitio de muestreo de bacterias que estén adaptadas a la escasez de agua, alta salinidad y altas temperaturas, y que podrían promover el crecimiento de cultivos de interés agrícola bajo estas condiciones. Con esto en mente, el grupo de Maged Saad de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología, iniciaron el proyecto Darwin21 que ha dado como resultado aislados microbiológicos y genomas de algunas bacterias promotoras del crecimiento vegetal. Uno de estos aislados (SA187) fue secuenciado tanto por tecnología de Illumina como de PacBio, dando lugar a un genoma completo de 4.4 Mb y 56% de GC con 4,606 posibles genes. Por medio de filogenias construidas con el gen 16S de rRNA y con secuencias de genes conservados, se le asignó el género Enterobacter, de forma que esta bacteria fue nombrada como Enterobacter sp. SA187.
De los 4,606 genes, 157 fueron no codificantes, 87 pertenecen a genes de tRNA y 22 a rRNA. Se predijeron 4,347 marcos de lectura con posible traducción a proteína, de ellos, el 64% pudo ser anotado con la base de datos KEGG y el 82.2% con InterPro. Se evaluó el crecimiento de Arabidopsis thaliana bajo estrés salino inoculada con este aislado y se observó que los individuos inoculados presentaron un tejido aéreo de mayor tamaño y un sistema radicular más desarrollado. Al evaluar la expresión de algunos genes posiblemente relacionados con la promoción del crecimiento vegetal por parte de la bacteria al estar en contacto con la planta se encontró que el transportador ABC para Fe (III) afuA, la fitoeno sintasa crtB, un exportador de enterobactina entS y el componente sucrosa-específico del sistema PTS srcA se encontraron con mayor expresión en condiciones de simbiosis, mientras que algunos genes que codifican para partes del flagelo disminuyeron su expresión.
Este genoma contiene la vía de síntesis completa de carotenoides, que además de funcionar como osmoprotectores, podrían proteger a la bacteria de rayos UV y mediar su supervivencia en la rizósfera. La sintenia de estos genes en SA187 es consistente con otras bacterias que producen estas moléculas, como Cronobacter sakazakii BAA894. Al probar la producción de carotenoides, SA187 mostró la pigmentación amarilla característica que también presenta C. sakazakii, confirmando la síntesis de estos compuestos. Además, esta coloración era dependiente del tiempo de incubación junto con plantas, de forma que las cepas que no estuvieron en simbiosis con plantas tuvieron una pigmentación blanca (que indica la ausencia de carotenoides) y las bacterias que fueron incubadas con plantas presentaron pigmentación amarilla.
Enterobacter sp. SA187 presentó genes relacionados con la promoción del crecimiento vegetal, además de actividad transcripcional de los mismos y producción de moléculas importantes en la simbiosis con la planta como los carotenoides. Estas características hacen de SA187 un buen candidato para promover el crecimiento de cultivos de interés agrícola en climas áridos y semi áridos. Este trabajo nos sirve como una buena referencia no solo para buscar genes relacionados con la promoción del crecimiento, sino para demostrar estas características en el laboratorio.
Andrés-Barrao, Cristina, et al. «Complete genome sequence analysis of Enterobacter sp. SA187, a plant multi-stress tolerance promoting endophytic bacterium.» Frontiers in microbiology 8 (2017): 2023.
