Relación entre los metabolitos secundarios y el microbioma de raíz
Se considera que las plantas poseen la capacidad de modular el reclutamiento de microorganismos que forman parte de su microbiota de raíz, en un proceso en el que participan metabolitos primarios y secundarios. Existe un grupo de metabolitos secundarios conocidos como benzoxazinoides, grupo de compuestos derivados del triptófano y que son producidos en grandes cantidades en la familia de las poáceas. En éste sentido, Cotton y colaboradores estudiaron la microbiota de raíces de maíz en plantas con genotipo silvestre que compararon con plantas mutantes en la vía de producción de benzoxianoides. Los ánalisis se realizaron comparando dos diferentes regiones de la raíz: la corona y la raíz primaria. Al realizar el análisis de la composición metabólica de todos los grupos de muestras por medio de espectrometría de masas, observaron diferencias entre las plantas mutantes y las silvestres, con diferencias asociadas a la región de la raíz.
tive and negative) extracted from crown and primary roots of wild-type
(WT) and bx mutants. Ellipses show confidence intervals (n = 6)
Para analizar la diversidad de las comunidades microbianas de bacterias y de hongos, se amplificaron y secuenciaron el gen 16S rRNA y la región ITS2 respectivamente. Al cuantificar la diversidad por medio del índice de Shannon, se encontró que tanto la diversidad de hongos como la de bacterias asociadas a raíz era menor que la del suelo. Al utilizar métodos de ordenamiento para evaluar la diversidad beta, notaron que se mantienen las diferencias entre muestras de suelo y raíz, las cuales también varían dependiendo de la región de la raíz (corona o raíz primaria), aunque no se encontraron diferencias de acuerdo con el genotipo de los hospederos (es decir si pertenecían al grupo silvestre o a cualquiera de las variantes mutantes). Sin embargo, al analizar cambios en la abundancia diferencial, encontraron varios OTUs bacterianos y algunos de hongos, cuya frecuencia es alterada en los mutantes respecto al genotipo silvestre y podrían estar bajo el control de los benzoxianoides.
Considerando que podría existir un control indirecto del microbioma mediado por los benzoxianoides, se realizaron correlaciones entre los perfiles taxonómicos (de los OTUs previamente mencionados) y los perfiles metabólicos. Como resultado se observó que existen algunos OTUs que se relacionan positivamente con los metabolitos de las plantas, mientras que otros se relacionan de manera negativa. Entre los metabolitos implicados en éstas correlaciones destacan (además de los benzoxianoides) los flavonoides, los cuales se han descrito como quimioatrayentes, aunque también pueden presentar actividades antimicrobianas. Con lo anterior, los autores concluyen que los benzoxianoides, por medio de la regulación del metabolismo secundario de raíz, controlan las interacciones microorganismo-raíz.
OTU abundance and metabolite ions. Only correlations ≥ 0.5 are pre-
sented (positive correlations: blue; negative correlations: red). OTUs
that are Bx-stimulated (enriched in the WT relative to the bx mutants)
form one cluster (1). Bx-repressed OTUs (were enriched in bx mutants relative to WT) form three clusters (2–4). Pie charts show the dis-
tribution of putative metabolites between various metabolite pathways/
classes for each cluster.
Cotton, T. A., Pétriacq, P., Cameron, D. D., Al Meselmani, M., Schwarzenbacher, R., Rolfe, S. A., & Ton, J. (2019). Metabolic regulation of the maize rhizobiome by benzoxazinoids. The ISME journal, 1.
