Comunidades microbianas de raíces de lechuga cultivada en aeroponia
En este trabajo se cultivaron en aeroponia plantas de lechuga (Lactuca sativa) para determinar las diferencias entre las comunidades originales y las seleccionadas por las plantas, determinar si las comunidades en raíz son dinámicas y comparar estos resultados con los patrones publicados para cultivos en suelo. Para regar se utilizó una solución nutritiva diluida en agua municipal. Se tomaron muestras de raíces de lechuga a los 12, 19 y 26 días, así como de posibles fuentes de microorganismos como los tanques de almacenamiento de la solución nutritiva, los plugs para sostener a las plantas y el soporte para germinar. De todas estas muestras se extrajo DNA y se secuenció el gen 16S rRNA.
La mayoría de los OTUs identificados en las muestras de raíz correspondieron a Proteobacteria, siendo las Alphaproteobacteria las más abundantes (41%). Todos los perfiles obtenidos para las muestras no provenientes de raíz fueron distintos a los rizosféricos y, en algunos casos, similares entre ellos. Esto concuerda con análisis de PCoA realizados donde los agrupamientos se encuentran separados de las muestras de raíz de lechuga. Se analizaron por PCoA si había diferencias entre las comunidades de acuerdo a los momentos de toma de muestra, resultando en una variación del 57.2% debido a esto. La diversidad alfa va disminuyendo conforme las plantas van creciendo y, de la mano de este decremento, se presenta un incremento en la variabilidad entre las muestras.
Realizando un análisis SIMPER se identificaron los cinco OTUs que más contribuyen a las diferencias observadas entre las comunidades originales y las comunidades obtenidas de raíz. El 20-27% de las variaciones observadas en las comunidades a lo largo del tiempo se explica por los cambios en estos cinco OTUs. Los OTUs más abundantes pertenecen al phylum Proteobacteria: Hydrogenophilaceae, Rhizobium, Legionellaceae, Methylophilus, Massilia y Herbaspirillum. Su dominancia varió de 8-37% en las muestras, con variaciones temporales.
El género Rhizobium fue el miembro dominante en raíz en todos los puntos de muestreo. Tomando en cuenta que la solución nutritiva contenía amonio biodisponible en concentraciones adecuados, se podría suponer que estos microorganismos contribuyeron no como fijadores de nitrógeno, sino con la producción de compuestos tales como ácido indol-acético o sideróforos.
Los géneros Hydrogenophilaceae y Legionellaceae fueron más abundantes durante la germinación y los primeros días en el sistema aeropónico. Su función en estas condiciones es desconocida. Cellvibrio presentó el mismo patrón pudiendo deberse al patrón de exudados de las plantas durante las primeras etapas de crecimiento. Durante el desarrollo de las plantas en el sistema aeropónico se detectaron variaciones en el género Methylophilus y Herbaspirillum que se conocen por su producción de hormonas, sideróforos y compuestos de respuesta a estrés. El incremento de éste se dio junto con el decremento del género Massila que se ha relacionado con defensa ante hongos patógenos.
En sistemas hidropónicos, la ausencia de suelo permite evaluar el efecto de los exudados de raíz en el establecimiento del microbioma como consecuencia únicamente de interacciones exudado-microorganismo, sin tomar en cuenta la geoquímica y estructura física del suelo. Es por esto que se realizaron comparaciones con cultivos realizados en suelo y se reportó la presencia constante de Proteobacteria y Bacteroidetes tanto en rizósfera de suelo como de aeroponia. Esto también coincide para los géneros Rhizobium y Massila. Otros phyla dominantes en las comunidades de suelo, como Actinobacterias, estuvieron ausentes en un 58% de las muestras de este estudio y en aquellas en las que se encontraron su abundancia era menor al 1%. Algo similar ocurre con Firmicutes, Gemmatimonadetes, Chloroflexi, Nistrospirae, Planctomycetes y Verrucomicrobia, aunque este último llegó a encontrarse hasta en un 3%.
Finalmente, al comparar las comunidades originales con las comunidades de raíz y el resto de posibles fuentes de microorganismos se encontró mayor presencia de la comunidad original en otras fuentes y no en la raíz. Por ejemplo, en los contenedores había más abundancia de Acinetobacter que en los microbiomas rizosféricos. Esto sugiere que suministrar PGPBs a través del sistema de irrigación aeropónico es poco efectivo para lograr el establecimiento de los microorganismos en las plantas.
Referencia: Edmonds, J., Sackett, J., Lomprey, H., Hudson, H., Moser, D. (2019) The aeroponic rhizosphere microbiome: community dynamics in early succession suggest strong selectional forces. Antonie van Leeuwenhoek 113, 83–99
