La supresión de patógenos depende de la composición del microbioma inicial del suelo
Las interacciones entre plantas y patógenos pueden ser moduladas mediante la inducción del sistema inmune innato de la plantas o vía la supresión de los patógenos por miembros de la comunidad microbiana del suelo. La supresión de los patógenos es una característica que ha sido observada en algunos suelos manejados bajo monocultivo y dicha característica puede ser perpetuada a través del tiempo y parece tener un componente espacial local.
En este trabajo, los autores desarrollan un sistema (rizocajas) que permite seguir la dinámica temporal de la comunidad microbiana de rizosfera de jitomate en una manera no destructiva utilizando mallas de nylon que separan el suelo de las raíces, permitiendo, en parte, que el efecto rizosfera se mantenga en la zona de suelo parcialmente aislado. Los experimentos realizados fueron conducidos en campos donde se ha practicado por años el monocultivo de esta planta y el cual se encuentra infectado por Ralstonia solanacearum. Las preguntas principales del estudio eran 1) si las diferencias en el microbioma inicial del suelo tenían relación con el efecto de supresión, 2) ¿cómo podría afectar el desarrollo de la enfermedad? y 3) ¿cuáles son las diferencias a nivel taxonómico y metabólico entre las comunidades microbianas de plantas sanas y plantas enfermas?
Para resolver estas preguntas, caracterizaron taxonómicamente el microbioma rizosférico través del tiempo (semanas 3, 4, 5, 6) y el microbioma del suelo inicial de las plantas infectadas y plantas sanas, encontrando que el microbioma del suelo inicial se diferenciaba entre ambos grupos de plantas e identificaron que la salud y enfermedad de las plantas al final del experimento se asociaba con la presencia de algunos grupos taxonómicos de baja abundancia. En particular, los OTUs de baja abundancia dejaron de ser detectables en las plantas sanas e incrementaron su abundancia en las plantas infectadas al concluir el experimento. Por otro lado, los OTUS diferencialmente abundantes en las plantas sanas son miembros de Alfa Proteobacteria, Firmicutes y Cyanobacteria, mientras que las plantas infectadas se enriquecieron de Actinobacteria, Acidobacteria y Verrucomicrobia.
A nivel funcional, los microbiomas de suelo inicial de las plantas sanas se diferencian por tener una mayor proporción de genes asociados a la producción de péptidos no ribosomales y policétido sintetasas, asociados a la producción de antimicrobianos. Para validar la supresión del patógeno, realizaron ensayos de antibiosis entre aislados (Pseudomonas y Bacillus) de los suelos contra R. solanacearum, encontrando que los mejores inhibidores provenían de los suelos supresivos.
Los perfiles taxonómicos y funcionales al final del crecimiento de las plantas mostraron una convergencia, sin embargo, los de las plantas sanas seguían teniendo un enriquecimiento de los genes con potencial de actividad antimicrobiana. Por esta razón se utilizaron los suelos finales para hacer el trasplante de microbioma y encontraron que la supresión del patógeno podía ser transferida, en cierto grado, a una segunda generación de plantas.
En conjunto, los datos de los autores muestran la importancia de la configuración del microbioma inicial del suelo en la infección de un patógeno y que las características supresivas de estos microbiomas pueden ser heredadas en una segunda generación, aportando nuevo conocimiento acerca del manejo y diseño de comunidades microbianas con efecto benéficos para las plantas.
Referencia: Wei, Z., Gu, Y., Friman, V. P., Kowalchuk, G. A., Xu, Y., Shen, Q., & Jousset, A. (2019). Initial soil microbiome composition and functioning predetermine future plant health. Science advances, 5(9), eaaw0759.ISO 690
