Las interacciones planta-suelo-microbios desempeñan un papel crucial en los procesos que tienen lugar en el suelo directamente alrededor de las raíces de las plantas o la rizosfera, y estos procesos contribuyen al ciclo de nutrientes y la renovación de metabolitos en el medio ambiente.
por Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales
En medio de la escasez de agua que se produce con el cambio climático, las plantas se ven obligadas a adaptarse a través de una variedad de procesos que impactan la rotación de materia orgánica del suelo en la rizosfera.
Para comprender mejor cómo estos procesos vegetales influyen en la renovación de la materia orgánica del suelo , un equipo multiinstitucional de investigadores examinó cómo tres plantas tropicales, específicamente Piper auritum, Hibiscus rosa sinensis y Clitoria fairchildiana, interactúan con los microbios de la rizosfera durante la sequía.
El equipo utilizó técnicas analíticas avanzadas para ver cómo estas interacciones afectan la descomposición de la materia orgánica en el suelo. Sorprendentemente, descubrieron que la respuesta de las raíces de las plantas a la sequía, más que a los cambios en la comunidad microbiana, moldea predominantemente la química del suelo.
Por primera vez, este equipo de investigadores demostró que incluso durante la sequía, las plantas pueden mantener asociaciones microbianas específicas, lo que revela un nuevo nivel de resiliencia. El estudio es único al resaltar cómo las plantas tropicales y sus comunidades bacterianas asociadas dentro de la rizosfera responden a las condiciones de sequía.
Este conocimiento abre la puerta al uso de microbios asociados a las plantas para permitirles manejar mejor las condiciones de sequía. También proporciona una mayor comprensión y estrategias de preparación para los impactos del cambio climático relacionados con la sequía en la salud de las plantas. El trabajo está publicado en la revista Science of The Total Environment .
Este estudio examinó cómo las diferentes especies de plantas tropicales y sus comunidades microbianas asociadas influyen en la renovación del carbono orgánico del suelo en la rizosfera, especialmente en condiciones de sequía. La investigación utilizó técnicas avanzadas que incluyen secuenciación de ARNr 16S en la Universidad de Arizona, metabolómica de la rizosfera y etiquetado de piruvato 13C de posición específica en EMSL utilizando el espectrómetro de masas de resonancia ciclotrón de iones de transformada de Fourier 12T y resonancia magnética nuclear en estado líquido para analizar las interacciones entre plantas y microbios. .
El equipo descubrió que el metaboloma de la rizosfera estaba determinado principalmente por la respuesta de cada especie de planta a la sequía y no por cambios directos en la composición de la comunidad bacteriana. Específicamente, la reducción de la exudación de raíces por parte de Piper auritum durante la sequía condujo a una menor dependencia de los microbios vecinos para dar forma al metaboloma de la rizosfera.
Por el contrario, Hibiscus rosa sinensis y Clitoria fairchildiana experimentaron una composición alterada del exudado durante la sequía, lo que impulsó cambios en las comunidades bacterianas de la rizosfera, que en conjunto afectaron el metaboloma. Además, la exclusión de ciertos microbios de la rizosfera provocó cambios en el metaboloma. Clitoria fairchildiana se asocia sólo con un subconjunto de bacterias simbióticas durante la sequía.
En general, a medida que las raíces responden a la sequía, sus comunidades microbianas se adaptan, lo que potencialmente refuerza la tolerancia de la planta a la sequía. Estas interacciones planta-microbio específicas de cada especie cambian sistemáticamente con el metaboloma de la raíz en condiciones de sequía . Los hallazgos tienen implicaciones importantes para mantener la salud de las plantas durante el estrés por sequía y mejorar el rendimiento de las plantas bajo el cambio climático .
Más información: Gina A. Hildebrand et al, Descubriendo el papel dominante del metabolismo de las raíces en la configuración del metaboloma de la rizosfera durante la sequía en plantas de la selva tropical, Science of The Total Environment (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.165689
