Caracterización del microbioma de hojas de arroz con datos del 3000 Rice Genomes Project
Se ha reportado que el microbioma asociado a plantas es seleccionado por la planta hospedero. Recientemente se ha reconocido que la composición del microbioma depende en realidad de tres factores: el hospedero, los microorganismos y el ambiente. Con el fin de profundizar y analizar las relaciones entre estos tres factores, Roman-Reyna y colaboradores extrajeron de la base de datos del 3000 Rice Genomes Project (3 K-RGP) las secuencias tanto de bacterias como de arqueas asociadas a hojas de arroz cultivados en Filipinas (agPh) y China (agCh). El 3K-RGP contiene las secuencias de 3024 muestras de arroz analizadas por WGS.
En promedio, las hojas de arroz contienen 212+-111 géneros distintos de bacterias y arqueas, aunque hay cierta variación de acuerdo al origen de las muestras: para agPh el promedio fue de 152 géneros, mientras que para agCh el promedio fue de 152. Esto indica que el ambiente en el que fue cultivado el arroz influye en la diversidad microbiana. De manera similar, la composición del microbioma difiere de los microbiomas reportados para raíces y semillas de arroz, probablemente debido a las condiciones aeróbicas de la filósfera. En general, los géneros dominantes fueron Pseudomonas, Xanthomonas, Mycoplasma y Burkholderia.
Con el fin de analizar las interacciones entre los microorganismos se realizaron redes de co-ocurrencia para identificar géneros altamente conectados (hubs) y determinar su papel en el establecimiento de comunidades microbianas. Se detectaron 12 géneros que actúan como hubs: Clostridium, Mycoplasma, Bacillus, Buchnera, Prochlorococcus, Helicobacter, Methylobacterium, Chamaesiphon, Azotobacter, Kineococcus, Acidovorax y Pseudomonas. La red puede a su vez dividirse en módulos que representan interacciones aún más fuertes entre los microorganismos. En este caso se identificaron 7 módulos que contienen microorganismos relacionados ya sea por ancestría o por el nicho ecológico (por ejemplo, un módulo contiene microorganismos asociados a planta y suelo y otro microorganismos asociados a animales). No se detectaron diferencias significativas entre las redes de agPh y agCh.
Los hubs Mycoplasma y Helicobacter se asocian a enfermedades en humanos y no a plantas. Su presencia en este estudio puede ser un indicador de la influencia que tienen las prácticas agrícolas sobre el microbioma, como la irrigación o la manipulación directa de los cultivos. Para entender un poco más estas interacciones, se predijeron las categorías funcionales de los microorganismos usando KEGG. Además de rutas del metabolismo central, se encontraron categorías como el metabolismo de xenobióticos, indicando una posible adaptación de los microorganismos a pesticidas u otros químicos usados en el cultivo de arroz.
Finalmente, se realizó un estudio de variaciones genéticas en el arroz para determinar el rol del hospedero con los microorganismos y el ambiente. Mediante un análisis de asociación de genomas utilizando información de SNPs previamente reportados y los 12 hubs obtenidos se obtuvieron un total de 22 SNPs distribuidos en seis cromosomas, afectando a siete genes que podrían interferir en la abundancia de ciertos hubs, como Mycoplasma, Bacillus y Clostridium.
Con este trabajo se muestran interacciones entre microorganismos, ambiente y hospedero que, a su vez, hacen evidente la necesidad de estudios integrales para poder dilucidar los mecanismos de estructuración del microbioma.
Roman-Reyna, V., Pinili, D., Borja, F. N., Quibod, I. L., Groen, S. C., Alexandrov, N., Mauleon, R., Oliva, R. (2020). Characterization of the Leaf Microbiome from Whole-Genome Sequencing Data of the 3000 Rice Genomes Project. Rice, 13(1), 1–8. https://doi.org/10.1186/s12284-020-00432-1
