El efecto de la sequía y la influencia de las plantas en la estructuración de la microbiota del suelo

El efecto de la sequía y la influencia de las plantas en la estructuración de la microbiota del suelo

Uno de los problemas más frecuentes por los que pasan los seres vivos que habitan en el suelo, es el estrés hídrico, cuyos efectos en la microbiota no son del todo comprendidos. Por este motivo, los autores del presente trabajo estudiaron la microbiota del suelo de bosque de encino (Quercus ilex), en un diseño experimental dónde tres grupos de suelo: previamente estrerilizados, previamente sometidos a sequía y suelos control; fueron sometidos a condiciones de sequía con o sin la presencia de plántulas de encino, que les permitieron analizar el efecto que tienen las plantas bajo dichas condiciones. Por otro lado, el uso de suelos previamente sometidos a sequía les permitió evaluar el efecto de “legado”, en el que los suelos que han experimentado eventos de sequía siguen mostrando sus efectos por varios años y pueden modificar su respuesta en eventos posteriores. La respuesta en las comunidades bacterianas se analizó por medio de la secuenciación masiva de amplicones del gen 16S rRNA e ITS para estudiar las comunidades de bacterias y hongos respectivamente; al mismo tiempo que se analizaron las cantidades de fosfolípidos para evaluar la biomasa de ambos grupos de microbios.

Antes de evealuar los efectos de la sequía en las comunidades de hongos, se evaluó la diversidad beta de bacterias y hongos para cada uno de los grupos de suelos evaluados. En bacterias, las muestras se agrupan en relación con la presencia de las plántulas de encino y se observaron diferencias en los suelos previamente esterilizados. Por otro lado, en hongos se mantuvieron las diferencias del grupo pre-esterilizado, pero no se observaron diferencias claras ocasionadas por la presencia de las plántulas.

Fig. 1. NMDS plots based on Bray-Curtis dissimilarities of the (a,b) bacterial and (c,d) fungal communities prior to onset of drought (drought duration of zero days), showing the difference due to the presence of Q. ilex and the soil history. Points represent individual samples, convex hulls encompass samples of the same treatment.

Al aplicar el tratamiento de la sequía, notaron que la proporción de biomasa hongo:bacteria tiende a incrementar con el tiempo, aunque no tiene un efecto en la biomasa microbiana total. No obstante, la adición de las plantas, provoca que la proporción hongo:bacteria sea menor, observaciones que parecen indicar que la sequía afecta de más severa a las comunidades de bacterias que de hongos, pero los exudados de las plantas podrían favorecer la sobrevivencia de las bacterias. Los efectos de la sequía en las comunidades de microorganismos se observaron en bacterias, pero no así los hongos. Sin embargo, cuando se realizó un análisis de PERMANOVA , se encontró que la historia del suelo era un factor relevante, de modo que los tratamientos previos por los que pasaronlos suelos (esterilización y sequía previas) parecen ser un factor relavante para la estructuración de las comunidades de microorganismos.

Fig. 3. NMDS plots based on Bray-Curtis dissimilarities of the (a) bacterial and (b) fungal communities after drought treatments of 0–21 days. Numbers (0–21) show the length in days of the drought treatment, and represent individual samples. The six combinations of soil history and plant presence are grouped by colour, with shades of red when Q. ilex was present and shades of blue when Q. ilex was absent. Convex hulls encompass samples of the same treatment.

En relación con la diversidad alfa, la duración de la sequía tiene un efecto negativo en la diversidad de bacterias, la cual es ifluenciada por la presencia de las plantas, dónde los suelos esterilizados experimentaron un mayor incremento en su diversidad. En las comunidades de hongos se observó un patrón similar. De manera particular, se observó un incremento en los Phyla Actinobacteria y Plactomycetes como consecuencia de la sequía. Sin embargo en las comunidades de hongos no se lograron identificar una gran proporción de OTUs.

Fig. 4. Relationships between bacterial Shannon diversity and (a) drought duration (days) (P < 0.001) and (b) soil history (P < 0.01, all three soil histories differed from each other) and the presence of Q. ilex (significant interaction, P < 0.001). n = 15 for each plant and soil combination. Soil treatments are ‘Control’, ‘Drought’ (pre-droughted) and ‘Sterile’ (pre-sterilised). For plot (a) small grey points represent individual samples and larger black points are mean values

Este trabajo resulta interesante porque sugiere que los cambios previos por los que han pasado las comunidades de microorganismos a lo largo de su historia, podrían responder de manera diferencial a los efectos de las nuevas condiciones a las que sean sometidos, como por ejemplo, las consecuencias que puede tener el cambio climático en ellos.

Preece, C., Verbruggen, E., Liu, L., Weedon, J. T., & Peñuelas, J. (2019). Effects of past and current drought on the composition and diversity of soil microbial communities. Soil Biology and Biochemistry, 131, 28-39.