Preferencia de comunidades bacterianas por su hospedero
Las comunidades bacterianas que colonizan las raíces de diferentes plantas son distintas incluso cuando estas plantas comparten el mismo hábitat o suelo. Hasta el momento no se entiende bien como el hospedero selecciona las comunidades bacterianas que lo colonizan, en especial bacterias comensales. Así mismo, no se tiene claro si las bacterias se adaptan a los ambientes específicos que produce cada especie o genotipo de planta en la raíz.
En este trabajo, los autores investigaron la preferencia de comunidades sintéticas (SynComs) por colonizar dos hospederos distintos (Lotus japonicus y Arabidopsis thaliana). Para construir las SynComs ensamblaron una colección de bacterias cultivables provenientes de las raíces de L. japonicus (Lj) creciendo en el mismo suelo y utilizaron una colección de bacterias cultivables previamente obtenida de raíces de Arabidopsis thaliana (At).
Un análisis general de las comunidades encontradas en la raíz de Lj y At reveló que estas son diferentes entre ellas a pesar de que las plantas crecieron en el mismo suelo, evidenciando con esto el reclutamiento preferencial de cada hospedero a partir del mismo suelo . Asimismo, las SynComs fueron diferentes entre ellas a nivel taxonómico.
Posteriormente, las SynComs se mezclaron y se inocularon en las dos plantas por separado en un sistema gnotobiótico. Como resultado de este experimento se encontró que las plantas fueron colonizadas por comunidades distintas a pesar de empezar por la misma comunidad de entrada. Así mismo se observó diferencia entre plantas del mismo genotipo de Lj.
Para explicar la preferencia de cada comunidad por un hospedero, la primer hipótesis que presenta el trabajo es que el sistema inmune juega un papel el la selección específica de comunidades comensales en la raíz. Para responder a esto se utilizaron plantas mutantes que no tienen el receptor FLS2, el cual detecta el epítope bacteriano flg22. Sin embargo, las comunidades reportadas para estas plantas mutantes no fueron diferentes de las wild type. Resultados similares se obtuvieron en otras plantas mutantes relacionadas con percepción de microbe-associated molecular patterns (MAMPs). Esto sugirió que el señalamiento del sistema inmune que reconoce MAMPs no juega un papel importante en la colonización preferencial de bacterias comensales.
El siguiente paso fue investigar si las células vivas de la raíz eran requeridas para la colonización preferencial. Para esto utilizaron material muerto de raíz de cada planta y palillos dentales y se inoculó con SynComs mezcladas. Para este experimento se encontró que existe una pequeña diferencia entre las comunidades que colonizan las raíces muertas de Lj y At. Estos resultados sugieren que una raíz viva y otros factores además de los exudados de la raíz, como el contacto físico con la planta son necesarios para la preferencia del huésped en la microbiota de la raíz.
Por otro lado, los autores se preguntaron si las comunidades a prueba tenían un efecto de respuesta diferente en cada planta utilizando RNA-Seq. Entre los genes inducidos específicamente por los SynCom en ambas plantas, encontraron varios reguladores transcripcionales involucrados en la inmunidad. Esto sugiere una respuesta transcripcional específica a las comunidades comensales que involucra componentes del sistema inmunológico de la planta.
El siguiente paso que los autores realizaron fue investigar si el orden en que llegan las comunidades a la raíz tiene algún efecto en la colonización preferencial. Para esto hicieron experimentos de inoculación secuencial. Aquí se observó la existencia de efectos de prioridad en el microbioma de la raíz. Donde, posiblemente, los miembros de la comunidad que llegan temprano reducen la cantidad de recursos disponibles (por ejemplo, nutrientes, espacio) para los que llegan tarde.
El trabajo concluye que la preferencia por el hospedero en bacterias comensales está determinada por la adaptación microbiana a las características del hospedador, la importancia de los factores ambientales y el establecimiento de nichos de raíces.
Referencia
Wippel, K., Tao, K., Niu, Y. et al. Host preference and invasiveness of commensal bacteria in the Lotus and Arabidopsis root microbiota. Nat Microbiol 6, 1150–1162 (2021). https://doi.org/10.1038/s41564-021-00941-9
