Vida en los relaves mineros: Estructura de la población microbiana en el suelo, rizósfera y raíz de especies boreales en Quebec.
En Quebec, las actividades mineras se llevan a cabo desde hace más de 100 años, dichas actividades han dejado muchos desechos mineros y minas abandonadas. Las características de estos suelos con desechos mineros son: pH ácido, altas concentraciones de metales pesados y poco contenido orgánico. Por esta razón, las plantas tienen dificultades para establecerse en estos lugares. Sin embargo, se ha observado que las asociaciones que establezcan las plantas con los microorganismos presentes en el suelo como; aquellos promotores de crecimiento vegetal serán cruciales. Ya que muchos de estos microorganismos tienen la capacidad de reducir la toxicidad de los metales a través de la captación o su modificación. Las plantas por su parte son capaces de seleccionar a los microorganismos que más le beneficien dependiendo de su estado de desarrollo y disponibilidad de nutrientes. Así, en el contexto de recuperación de suelos contaminados con desechos mineros, las bacterias asociadas a las plantas pioneras podrían mejorar el éxito de la fitoremediación. Por esta razón, investigadores de la Universidad de Sherbrooke en Quebec, decidieron estudiar un sitio minero ubicado en la región del noroeste de Quebec, este lugar se caracteriza por tener pH ácido y es resultado de una práctica minera de extracción de oro. A pesar de ello, esta región ha sido colonizada por especies boreales como aliso (Alnus incana ssp. rugosa), abedul, y el abeto (Picea spp.). El objetivo principal de este estudio fue profundizar en el conocimiento de los sistemas planta-microorganismo en estos relaves ácidos para proponer estrategias futuras de restauración de estos suelos. Para profundizar se plantearon contestar las siguientes preguntas: ¿qué factores ambientales explican mejor las comunidades microbianas que se encuentran en el suelo, la rizósfera y la raíz en las plantas boreales?; ¿los patrones de distribución de los microorganismos diferirán entre compartimentos y entre plantas de la misma especie? Y ¿Cuáles serán los microorganismos más abundantes?
a) Maps of meridional Québec with mine site region (black box) (Ministère de l’Énergie et des Ressources Naturelles (MERN), 2013). B) Alder, spruce, birch, and mix of species on the mine site
Para llevar a cabo esta investigación se colectaron 100 muestras de raíz, rizósfera y suelo de cada una de las tres especies boreales. Se midieron parámetros ambientales en cada suelo como pH; contenido de agua, y cantidad de elementos de importancia orgánica. Para la identificación utilizaron la amplificación de genes marcadores como 16s rRNA e ITS para bacterias y hongos respectivamente.
Al analizar el efecto de las variables ambientales sobre la estructura de la comunidad, encontraron que el fenotipo del hospedero es el que tiene una mayor influencia en la estructura. Así mismo, encontraron que el suelo, la rizósfera y las raíces en este sitio estaban dominados por las clases bacterianas Gammaproteobacteria y Deltaproteobacteria (>10 %) en su mayoría mientras que, Alphaproteobacteria, Planctomycetacia y Acidobacteria estaban presentes (<10-4%), las clases de hongos Agaricomycetes, Leotiomycetes y Ascomycota fueron las más abundantes (Fig 1). Los OTUs más abundantes en la endósfera fueron Proteobacterias entre las cuales destacan: Acinetobacter sp., Delftia sp. y Pseudomonas sp., pero no así en la rizósfera. También, los hongos más frecuentes fueron los asociados a los taxones Ascomycota y Basidiomycota en la rizósfera y endósfera. La representación gráfica del índice de Shannon destacó que el entorno de la rizósfera presentaba la mayor diversidad de comunidades bacterianas y fúngicas.
Fig 1. a–c Microbial community profiles of the 20 most abundant bacterial classes in bulk soil, the rhizosphere, and roots of alder (a), birch (b), and spruce (c). Letters in parentheses indicate phyla (A, Acidobacteria; Ac, Actinobacteria; B, Bacteroidetes; C, Chlamydiae; Ch, Chloroflexi; F, Firmicutes; P, Proteobacteria; Pl, Planctomycetes; V, Verrucomicrobia). d–f Microbial community profiles of the 20 most abundant fungal classes in bulk soil, the rhizosphere, and roots of alder (d), birch (e), and spruce (f). Letters in parentheses indicate phyla (A, Ascomycota; B, Basidiomycota; C, Chytridiomycota; G, Glomeromycota; Z, Zygomycota).
Finalmente, en este estudio encontraron que en este relave de mina acidógena, el fenotipo de la planta y el pH del suelo, son las variables bióticas y abióticas, claves que estructuraron las comunidades microbianas asociadas a las plantas en los tres compartimentos estudiados: suelo, rizosfera y raíz. Así mismo, los índices de diversidad más altos fueron encontrados en rizósfera, lo que corroboró el efecto de la rizosfera sobre la estructura. Este trabajo es importante porque es pionero en el estudio de la estructura de la comunidad microbiana en especies arbóreas y compartimentos en una mina de oro de Quebec. Este tipo de aproximaciones son relevantes porque son un punto de inicio para entender las interacciones entre las especies de plantas y su entorno abiótico para proponer el mejoramiento en los procesos de fito remediación.
Referencia
Gagnon, V., Rodrigue-Morin, M., Tremblay, J. et al. Life in mine tailings: microbial population structure across the bulk soil, rhizosphere, and roots of boreal species colonizing mine tailings in northwestern Québec. Ann Microbiol 70, 41 (2020).
