Nuevas bacterias que solubilizan fosfato y mejoran el reciclamiento del fósforo luego de la restauración ecológica de suelos mineros.
El fósforo (P) ha sido considerado el segundo nutriente más limitante para el crecimiento de las plantas después del nitrógeno (N). Se ha observado que las plantas responden y se adaptan más fácilmente ante la disponibilidad de P que de N, lo que sugiere fuertemente que la mitigación del P inorgánico es una prioridad en el manejo de ecosistemas y su restauración. Por otra parte, los ecosistemas de ambientes sumamente perturbados como lo son: las minas abandonadas y los jales mineros, se caracterizan porque el suelo es muy pobre en P, N y carbono y su restauración requiere del entendimiento del reciclaje del P. Sin embargo, muy pocos estudios metagenómicos se han centrado en la identificación de los organismos y los genes que están involucrados en los procesos de solubilización de P, por lo que en este estudio llevado a cabo por Liang e investigadores chinos, se decidió tratar de encontrar los mecanismos por los cuales los consorcios bacterianos pueden obtener P soluble en jales mineros durante su proceso de restauración. Parten de otras investigaciones en las que se ha observado que en el suelo existen varios ácidos orgánicos que están involucrados en la solubilización de formas de P recalcitrantes, de estos ácidos, el más importante es el ácido glucónico y la glucosa deshidrogenasa (GCD), codificada por el gen gcd, es la enzima responsable para la producción de éste.
Su área de estudio fueron los relaves mineros de Jiujiand en China, los cuales han sido restaurados recientemente (hace cuatro años). Como primer acercamiento, miden las concentraciones de P en suelos restaurados (ALTR y ULTR) y en suelos no restaurados (UT). El análisis de estos suelos mostró que los suelos restaurados muestran una mayor concentración de P soluble, N y C. Los análisis metagenómicos se centraron en los genes que codifican para proteínas involucradas en la solubilización de P. Encontraron 36 genes, los cuales agruparon en aquellos relacionados con solubilización, mineralización, transporte y regulación de P. Cabe destacar que el gen más abundante fue gcd y que la mayoría de estos genes se encontraron en los metagenomas de suelos restaurados (ALTR y ULTR) (Figura 1).
Fig 1. Data (n = 3; mean ± S.E.) of soil samples collected at 3 and 4 years after the initiation of the ecological restoration were presented in the left and right panel, respectively. UT, ALRT, and ULRT represent soil samples collected from unrestored mine tailings, the amended layer (0–10 cm) of the restored mine tailings and the unamended layer (11–20 cm) of the restored mine tailings, respectively. Asterisk symbol indicates significant (P < 0.05, LSD) differences between UT and ALRT (i.e. ALRT > UT). Hash symbol indicates significant differences between the three types of soil samples (i.e. ALRT > ULRT > UT).
Se encontró una correlación entre la abundancia de genes relacionados con la solubilización de P y la concentración de P disponible en los suelos restaurados. Así mismo, se lograron obtener genomas casi completos usando bins, de éstos, 39 tienen el gen gcd y la mayoría de estos pertenecen al filo actinobacteria. 33 de ellos representan un repertorio nuevo de bacterias con potencial para la solubilización de P, nunca reportados. De manera interesante, también encontraron que hay genomas que tienen más de una copia del gen gcd. Para tratar de determinar la historia evolutiva de gcd en estos consorcios bacterianos, llevan a cabo análisis filogenéticos. Sus resultados muestran que GCD forma grupos diferentes y que los homólogos cercanos que provienen del mismo organismo no se agrupan, lo que sugiere que este gen se adquirió vía Transferencia Horizontal (HGT). Esto fue soportado por la comparación con la filogenia de especies. Así, concluyen que, durante los procesos de restauración, las bacterias que conforman a los consorcios adquirieron a gcd a través de múltiples eventos de HGT de manera independiente por medio de elementos móviles como integrasas y fagos porque estos fueron encontrados en los genomas armados (Figura 2). Finalmente, se da evidencia del rol de los fagos en la asistencia de los consorcios bacterianos durante los procesos de restauración para adquirir rutas metabólicas relacionadas con el reciclamiento de P.
Referencia.
Liang JL, Liu J, Jia P, Yang TT, Zeng QW, Zhang SC, Liao B, Shu WS, Li JT. Novel phosphate-solubilizing bacteria enhance soil phosphorus cycling following ecological restoration of land degraded by mining. ISME J. 2020 Mar 23. doi: 10.1038/s41396-020-0632-4.
