Los tallos, las hojas, las flores y las frutas constituyen la mayor parte del espacio vital potencial para los microbios en el medio ambiente, pero los ecologistas aún no saben mucho acerca de cómo los microorganismos que residen allí se establecen y se mantienen a lo largo de un crecimientotemporada.
En un nuevo estudio en Comunicaciones de la naturaleza , los científicos del Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos de la Universidad Estatal de Michigan se han centrado en comprender más acerca de las regiones de plantas sobre el suelo donde pueden vivir estos microbios, llamada "filosfera". Ashley Shade, profesora asistente de microbiología y genética molecular de MSU, ysu laboratorio clasificó a los miembros centrales de esta comunidad en dos sistemas de cultivo de bioenergía: switchgrass y miscanthus. Al hacerlo, el grupo hizo distinciones importantes sobre cómo se ensamblan estas comunidades y cómo están conectadas a los microbios en el suelo.
Se cree que los microorganismos que habitan en la filosfera desempeñan un papel en el crecimiento y la salud de su huésped. Y, al igual que sus parientes subterráneos, el microbioma superior afecta la cantidad de fósforo, nitrógeno y otros nutrientes que los cultivos de bioenergía pueden mantener fuera de nuestras vías fluviales y atmósfera.
Shade dice que el primer paso para determinar cómo maximizar la producción de estos cultivos de bioenergía es descubrir qué taxones, o tipos de organismos, son residentes a largo plazo y cuáles podrían estar pasando.
Pilares de la comunidad
Shade y sus colegas querían hacer dos preguntas: ¿cambia el microbioma de la filosfera a lo largo de las estaciones; y, de ser así, qué papel juega el suelo en la danza anual entre plantas y microbios? Para averiguarlo, aprovecharon los campos de miscanthus y switchgrassen la Estación Biológica Kellogg de MSU en Hickory Corners, establecida en 2008 como parte de un experimento del sistema de cultivo de biocombustibles GLBRC.
Los miembros del laboratorio de Shade tomaron muestras de comunidades microbianas de hojas de cultivos de bioenergía cada tres semanas durante una temporada de crecimiento completa para miscanthus y dos para switchgrass. Definieron los microbios centrales como aquellos que se podían detectar constantemente en las hojas en los mismos puntos de tiempo en sus campos, yque apareció persistentemente durante los períodos de muestreo.
"Si encontramos un microbio en un campo, pero no en otro, no podría llamarse un miembro central en ese intervalo específico", dijo. "También esperamos que estas comunidades cambien con las estaciones, por lo que queremosasegúrese de capturar tantos taxones importantes como sea posible "
Resulta que muchos microbios centrales en las hojas de las plantas de bioenergía se originan en el suelo y son bastante consistentes a lo largo de las estaciones. Esto significa que el microbioma de la filosfera puede ser el objetivo del cultivo, al igual que los cultivos en los que crecen.
El equipo identificó cientos de miembros del microbioma de la hoja y los comparó con los miles que viven en el suelo con una técnica de secuenciación profunda proporcionada por el Joint Genome Institute, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía.
"Debido a nuestra relación con JGI, pudimos obtener una muy buena cobertura de la diversidad en nuestras comunidades del suelo, algo que no podríamos haber hecho solos", dijo Shade.
Algunos microbios encontrados en niveles consistentes pero bajos en el suelo resultaron ser miembros centrales de las comunidades de hojas.
"Esto sugiere que el ambiente de la hoja es un hábitat específico donde se adaptan ciertos organismos", dijo Shade. "El hecho de que los encontremos en el suelo significa que el suelo es un posible reservorio para estos taxones".
Para evaluar aún más la idea, Shade y su equipo establecieron un modelo estadístico para imitar los resultados como si los microbios se distribuyeran aleatoriamente entre las hojas de una planta y el suelo cercano, luego compararon el resultado con sus observaciones de la vida real.
Los modelos mostraron que, de hecho, la comunidad microbiana en las hojas de miscanthus y switchgrass no se distribuyen por casualidad.
"No solo soplan al azar sobre las hojas y se pegan, por lo que algo en el ambiente está seleccionando estos taxones sobre el suelo", dijo Shade. "Debido a que los patrones en el suelo son diferentes a los que vemos en las hojas, hay razones para creer que muchos de estos miembros centrales de la hoja están ahí a propósito ".
bajando los taxones
El siguiente paso será enfocarse en cuál de los miembros principales del microbioma tiene funciones importantes para la planta.
"Ahora que tenemos un montón de datos de la comunidad del microbioma que incluye miles de taxones", dijo Shade, "podemos entender cuáles de estos miembros principales están pasando el rato en la planta y cuáles tienen un impacto encrecimiento y salud "
"Si podemos entender cómo esa comunidad microbiana está cambiando sus interacciones con su huésped durante una temporada, podríamos aprovechar eso para beneficiar a la planta", agregó.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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