Se espera que la población humana aumente de 7,4 mil millones a más de 11 mil millones de personas para 2100, algunos científicos esperan que manipular el microbioma de la planta pueda abrir nuevas formas de satisfacer la creciente demanda de alimentos.
Pero la cría de comunidades de microbios más beneficiosas dentro y sobre las plantas de cultivo puede ser más fácil en algunos tejidos de plantas y condiciones de crecimiento que en otros, encuentra un estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Duke.
Los resultados aparecen el 12 de julio en Comunicaciones de la naturaleza .
Mencione el microbioma, y la mayoría de la gente piensa en el vasto ejército de bacterias y hongos microscópicos que prosperan dentro del cuerpo humano, ayudándonos a digerir nuestros alimentos y a combatir las infecciones.
Pero las plantas también albergan millones de microbios que tienen un gran impacto en la salud y el crecimiento de las plantas. Las bacterias beneficiosas que viven en y sobre las raíces y las hojas pueden ayudar a las plantas a absorber minerales y nutrientes del suelo, defenderse de los patógenos y resistir la sal, calor y sequía.
Estudios anteriores han demostrado que los genes de una planta pueden moldear su microbioma en el laboratorio, pero muchos menos estudios han medido la medida en que el microbioma de la planta está bajo control genético en el campo.
"Puede haber miles de diferentes tipos de bacterias dentro de una sola hoja", dijo la primera autora Maggie Wagner, que era estudiante graduada de Duke en el momento del estudio. "La pregunta es: qué factores influyen en los microbios que terminanviviendo dentro de la planta? "
Para desenredar los efectos relativos de los genes, el medio ambiente y otros factores de una planta, Wagner y sus colegas utilizaron la secuenciación de ADN para analizar el microbioma de una flor silvestre delgada llamada Boechera stricta donde crece silvestre en las Montañas Rocosas.
Las líneas genéticamente idénticas de la planta germinaron a partir de semillas en invernaderos en Duke y luego se trasplantaron como plántulas en tres jardines experimentales en el centro de Idaho.
Dos o cuatro años después, los investigadores regresaron para cosechar las plantas. Secuenciaron el ADN bacteriano en las raíces y hojas de 440 individuos.
Cuando compararon las secuencias bacterianas que encontraron con las bases de datos de microbios conocidos, los investigadores detectaron casi 4,000 tipos de bacterias que viven dentro de las plantas.
Las proteobacterias y las actinobacterias fueron los grupos bacterianos más comunes. Las raíces albergaban de dos a diez veces más tipos de bacterias que las hojas.
Las diferencias ambientales entre los sitios y entre años, como el pH del suelo, la humedad y la temperatura, tuvieron la mayor influencia en la composición bacteriana de las plantas.
En promedio, el 5 por ciento o menos de la variación en la diversidad microbiana fue controlada por la genética de las plantas. La influencia de los genes de las plantas fue más fuerte en las hojas que en las raíces, y varió significativamente de un sitio a otro.
"Hay mucho interés en aprovechar el poder de los microbiomas para la salud de las plantas, especialmente para las plantas de cultivo", dijo Wagner, ahora investigador postdoctoral en el Departamento de Fitopatología de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
Las compañías agrícolas ya están recubriendo las semillas con microbios beneficiosos o agregándolas al suelo para impulsar la producción de cultivos como la soja y el maíz y reducir nuestra dependencia de fertilizantes y pesticidas.
Estos resultados respaldan la idea de que también es posible utilizar el fitomejoramiento tradicional para dar forma al microbioma de la planta. Pero al menos para los cultivos de la misma familia de plantas que Boechera, como el repollo y el brócoli, la cría de un mejor microbioma puede ser más fácil enhojas que raíces, y una comunidad microbiana que se reproduce en una ubicación o un conjunto de condiciones de crecimiento puede no heredarse de manera confiable en otras.
"Los microbiomas podrían ser una herramienta muy útil para mejorar la productividad agrícola frente al crecimiento de la población y el cambio climático", dijo Wagner, "pero diseñar un programa de mejoramiento eficaz podría ser mucho más difícil de lo que algunas personas piensan que es".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Robin A. Smith. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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