El microbioma de la raíz confiere resistencia bacteriana en tomate
Ralstonia solanacearum es un patógeno vegetal transmitido por el suelo que causa marchitez bacteriana en los tomates. La variedad de tomate Hawaii 7996 es resistente a R. solanacearum, mientras que la variedad Moneymaker es susceptible a este patógeno. Con el objetivo de evaluar si el microbioma asociado a la raíz de Hawaii 7996 tiene un papel en la resistencia, los autores de este artículo analizaron la rizósfera de ambas variedades en un experimento de mesocosmos.
A través de un análisis de amplicones del gen 16S rRNA se encontró que las dos variedades contienen en su raíz comunidades bacterianas diferentes. Flavobacteriaceae y Sphingomonadaceae son dos familias que se encontraron subrepresentadas en la variedad resistente Hawaii 7996 (Fig. 1).
Posteriormente, los autores realizaron un experimento donde hicieron un trasplante de la variedad resistente Hawaii 7996 al suelo de Moneymaker. Así mismo, hicieron un trasplante de Moneymaker al suelo de Hawaii 7996. En ambos casos inocularon las plantas con R. solanacearum para cuantificar el índice de enfermedad en las plantas (Fig 2). En este experimento se observó que Hawaii 7996 creciendo en suelo de Moneymaker aumentaba su indice de enfermedad. Por el contrario, Moneymaker creciendo en suelo de Hawaii 7996 disminuyó su índice de enfermedad.
Después de un ensayo donde se demostró que los exudados de ambas variedades no afectan el crecimiento de R. solanacearum, los autores hipotetizaron que el microbioma de raíz impide la infección en Hawaii 7996. Para demostrar esto, aislaron 477 bacterias diferentes de las cuales 31 eran flavobacterias, algunas de estas con actividad antimicrobiana en cultivo contra R. solanacearum. Sin embargo, la inoculación individual de estas cepas no disminuyó la enfermedad en las plantas de tomate.
Para continuar con la búsqueda de bacterias capaces de proteger al Hawaii 7996 contra R. solanacearum, los autores analizaron las secuencias metagenómicas provenientes de la rizósfera con ayuda de Scaffold binning. Con este análisis fue posible identificar un cluster de scaffolds sobrerrepresentado en Hawaii 7996 y perteneciente a Bacteroidetes. A partir de estos scaffolds se construyó un genoma hipotético que potencialmente pertenece a una nueva división de Flavobacteriaceae.
La bacteria cuyo genoma fue reconstruido a partir de los metagenomas se nombró TRM1. Esta bacteria fue aislada con ayuda de la información que se tenía con su genoma utilizando d-mannose, medio de cultivo marine broth y kanamicina. Se confirmó el aislamiento por medio de PCR. Posteriormente, los autores probaron si TRM1 podía antagonizar R. solanacearum in vitro y suprimir los síntomas de marchitez bacteriana en las plantas de tomate. A pesar de no observar inhibición sobre R. solanacearum en los ensayos en placa, TRM1-10 demostró ser eficaz en la protección de la variedad Moneymaker (Fig. 5).
Finalmente, se estudió la dinámica de TRM1-10 and R. solanacearum en ambas variedades de tomate. Se observó que la cantidad de células viables de R. solanacearum no disminuye con la presencia de TRM1-10 (Fig. 6)
El estudio concluye que la composición del microbioma de la rizosfera difiere entre cultivares de tomate resistentes y susceptibles, lo que puede influir en su capacidad para resistir a la infección por R. solanacearum.
Referencia
Kwak, M.-J., Kong, H.G., Choi, K., Kwon, S.-K., Song, J.Y., Lee, J., Lee, P.A., Choi, S.Y., Seo, M., Lee, H.J., Jung, E.J., Park, H., Roy, N., Kim, H., Lee, M.M., Rubin, E.M., Lee, S.-W., Kim, J.F., 2018. Rhizosphere microbiome structure alters to enable wilt resistance in tomato. Nat Biotechnol 36, 1100–1109. https://doi.org/10.1038/nbt.4232
