Impacto sobre las poblaciones microbianas y análisis de genes destacados durante las interacciones multitróficas de Pseudomonas chlororaphis PCL1606 en la rizosfera de aguacate - Tienda Serrano, Sandra (UMA Editorial, 2021)
Pseudomonas chlororaphis PCL1606 (PcPCL1606) es una bacteria modelo aislada de la rizosfera del aguacate, que muestra una fuerte actividad de antagonismo y control biológico contra diferentes patógenos fúngicos transmitidos por el suelo, incluido el agente Rosellinia necatrix, que causa la podredumbre blanca radicular del aguacate en el área mediterránea (Cazorla et al., 2006; González-Sánchez et al., 2013). Ensayos in vitro de producción de antibióticos revelaron que PcPCL1606 produce los compuestos antifúngicos pirrolnitrina (PRN), ácido cianhídrico (HCN) y 2-hexil, 5-propil resorcinol (HPR). Sin embargo, se ha demostrado que solo HPR está directamente involucrado en el antagonismo y la capacidad de biocontrol de esta cepa (Calderón et al., 2015). Además, se demostró que HPR intervenía en otros fenotipos como la producción de biopelícula (Calderón et al., 2019) y en fenotipos relacionados con las interacciones multitróficas que se dan en la rizosfera del aguacate, teniendo HPR un papel fundamental en la colonización de la superficie radicular del aguacate y ejerciendo un efecto deletéreo sobre las hifas fúngicas (Calderón et al., 2014). En este trabajo se evaluó si la aplicación semicomercial de PcPCL1606 al suelo puede afectar potencialmente a las comunidades microbianas del suelo y rizosfera del aguacate en condiciones naturales o en presencia de R. necatrix. Para ello, se preparó un producto formulado basado en PcPCL1606 y se aplicó al suelo mediante riego a plantas de aguacate que crecían en experimentos de mesocosmos. Se demostró que PcPCL1606 formulado controló la podredumbre blanca radicular en condiciones de campo y que sobrevivía hasta el final de los experimentos. Para probar los efectos de PcPCL1606 en las comunidades microbianas, se analizaron las poblaciones utilizando una aproximación metagenómica, secuenciando fragmentos de los genes 16S/ITS.
El efecto de la aplicación de PcPCL1606 sobre las comunidades procariotas en muestras de suelo y rizosfera no fue detectable, y se observaron cambios menores en comunidades eucariotas. En los suelos infestados con el patógeno, la presencia de R. necatrix impacta fuertemente a las comunidades microbianas del suelo y la rizosfera. Sin embargo, después de la aplicación de PcPCL1606 al suelo infestado con R. necatrix, estabilizó las comunidades eucariotas, reduciendo fuertemente la presencia de R. necatrix en suelo y rizosfera de aguacate, a su vez minimizando su efecto sobre el resto de comunidades microbianas. Se analizó este fenotipo de supresión de R. necatrix, y se comprobó que PcPCL1606 tiene un papel clave en la inducción de supresividad; además, este fenotipo dependía en gran medida de la producción de HPR (Tienda et al., 2020). Por lo que, el siguiente objetivo de nuestro trabajo, fue estudiar el papel de genes regulados por HPR, que participan durante los procesos de interacción de PcPCL1606 con la rizosfera de aguacate y durante la interacción multitrófica en el biocontrol entre la bacteria, la planta y el patógeno. Para ello, se realizó una aproximación de genómica funcional, con la técnica RNAseq, y se observó que el compuesto HPR en PcPCL1606, actúa como regulador, siendo mayoritariamente un inductor de genes en interacción con la rizosfera de aguacate y un represor de genes en la interacción multitrófica. En la interacción con la rizosfera, HPR induce la expresión de los genes PCL1606_14510 y PCL1606_46820 (con alta identidad a los genes kgtP y phaG de Pseudomonas aeruginosa, respectivamente). El gen kgtP de PcPCL1606 está implicado en el transporte y metabolismo del compuesto 2-oxoglutarato (2-OG) y en la quimiotaxis hacia dicho compuesto. El gen phaG de PcPCL1606 es responsable de la producción de gránulos de polihidroxialcanoatos (PHA), y estaría implicado en tolerancia a algunos estréses (temperatura y peróxido de hidrógeno). Además, estos dos genes también están implicados en la capacidad de control biológico de PcPCL1606 en el patosistema aguacate-R. necatrix. Por otro lado, en la interacción multitrófica que se da durante el biocontrol frente a R. necatrix, HPR actúa mayoritariamente como un represor de genes, aunque nos pareció interesante el estudio de un gen que estaba inducido por HPR debido al posible papel en la formación de biopelícula, el gen PCL1606_36720, con alta identidad al gen pgdA del grupo P. chlororaphis, en PcPCL1606 no tiene efecto sobre la producción de biopelícula, pero el mutante en este gen muestra una mayor adhesión, una menor movilidad tipo swimming, y muestra una pérdida de la actividad de biocontrol de PcPCL1606 frente a R. necatrix.
Keywords: Microbiología - Tesis doctorales; Control biológico de enfermedades de las plantas; Microbiología de suelos; Ingeniería genética; Bacterias