Conservación del microbioma núcleo de raíz de distintos phyla de plantas
En este trabajo se evaúa el impacto que tienen plantas filogenéticamente distantes creciendo en proximidad a lo largo de una cronosecuencia de suelo (Great Sandy National Park en Cooloola, Australia). Entre los sitios a lo largo de la cronosecuencia hay un empalme de las especies de plantas, de manera que es posible evaluar la influencia tanto del hospedero como del suelo, factores cuya influencia en el reclutamiento de microbiomas de raíz ya se ha reportado en un gran número de angiospermas.
Se tomaron muestras de raíz y suelo de 31 especies distintas de plantas (licófitos y helechos, gimnospermas y angiospermas) a lo largo de 6 sitios distintos en la cronosecuencia. Debido a la proximidad entre los distintos sitios de muestreo se pueden eliminar las variables climáticas. Después de extraer y secuenciar DNA se obtuvieron 183 secuencias de raíz y 225 secuencias de suelo del gen 16S rRNA. Las muestras de suelos se caracterizaron fisicoquímicamente (pH, C, N, P, concentración de metales, etc).
En suelos Alfaproteobacteria, Actinobacteria y Acidobacteria fueron los taxa más abundantes, representando un 79.6%. A nivel de phylum, la composición de las comunidades microbianas tanto de suelo como de raíz fue similar, pero a nivel de OTU se distinguen distintos grupos entre las comunidades de suelo y las de raíz. En general, hubo una disminución de diversidad en raíz con respecto al suelo, pero al comparar la diversidad entre plantas se observó mayor diversidad (menos selección) en plantas licofitas que en plantas más modernas. Esto sugiere que las comunidades microbianas de raíz de Cooloola coevolucionaron con sus hospederos, al menos desde la divergencia de las plantas licofitas.
Para determinar la contribución de las características fisicoquímicas del suelo y la filogenia de las plantas en la composición de las comunidades microbianas en suelo se realizaron dos PCA un PERMANOVA a partir de dos PCA: uno donde se observó una variación del 76.3% entre los suelos por sus características fisicoquímicas y otro utilizando secuencias del gen rbcL (RuBisCO), donde se observó una variación del 83.1% por las relaciones filogenéticas de las plantas. Los resultados obtenidos con el PERMANOVA muestran que la composición de las comunidades de suelo se asocia más a las características del suelo que a la filogenia de las plantas. Este procedimiento se repitió para para determinar el efecto del suelo y la filogenia de las plantas sobre las comunidades microbianas rizosféricas. En este caso, la estructura de las comunidades de raíz se asoció tanto a las características del suelo como a la filogenia de las plantas.
Para profundizar más en el efecto del hospedero sobre los microbiomas se obtuvo el microbioma rizosférico núcleo de todas las plantas muestreadas. Éste varió de 30 a 369 OTUs dependiendo del método utilizado pero en todos los casos los integrantes se empalmaron filogenéticamente y fueron OTUs que representan el 33.2% de los microorganismos reclutados en raíz.
Es posible que el microbioma rizosférico núcleo de Cooloola sea específico de la región o del continente de Australia. Para evaluar posibles variaciones biogeográficas se comparó el microbioma núcleo de Cooloola con microbiomas de suelo y de raíz de plantas crecidas en Australia y en otros países. Varios géneros se identificaron en otros estudios pero algunos taxa del microbioma núcleo de Cooloola se identificaron únicamente en estudios australianos, indicando que pueden existir diferencias regionales. A partir de esto se predice que para las raíces de plantas un microbioma núcleo global es considerablemente más restringido que el obtenido en este estudio.
A partir de estos resultados, los autores sugieren que, antes de que evolucionaran los linajes de plantas modernas, se estableció una comunidad bacteriana núcleo que evolucionó conjuntamente con las plantas hospedero. La lista de bacterias obtenida aquí puede utilizarse para investigar con mayor profundidad las interacciones planta-microorganismo y su persistencia.
Referencia: Yeoh, Y., Dennis, P., Paungfoo-Lonhienne, C., Weber, L., Brackin, R., Ragan, M., Schmidt, S., Hugenholtz, P. (2017) Evolutionary conservation of a core root microbiome across plant phyla along a tropical soil chronosequence. Nature Communications. 8: 215.
