Los científicos se centran en cómo se ve un microbioma humano sano, mapeando las bacterias normales que viven dentro y en el cuerpo humano sano. Pero ¿qué pasa con un microbioma vegetal sano?
¿Existe incluso un microbioma vegetal saludable en los campos agrícolas de hoy en día, con acres de plantas idénticas atacadas por pesticidas y herbicidas y exageradas con fertilizantes?
Un nuevo estudio de la Universidad de California, Berkeley, los ecólogos microbianos utilizaron la evolución experimental para ayudar a identificar el microbioma central de los tomates comerciales. Seleccionaron los taxones microbianos que mejor sobrevivieron en las plantas y luego mostraron que estas comunidades microbianas "domesticadas" soncapaz de defenderse eficazmente de los microbios aleatorios que aterrizan en las plantas. En otras palabras, estas comunidades seleccionadas parecen un microbioma vegetal estable y saludable, similar a lo que una planta de tomate robusta podría transmitir a su descendencia.
Los resultados son buenas noticias para los productores que esperan que manipular el microbioma de la planta, quizás con probióticos, genere campos más saludables que necesiten menos fertilizantes y menos pesticidas para producir buenos rendimientos.
"Veo las implicaciones de este trabajo no solo sobre los probióticos, sino también sobre la orientación de la práctica agrícola", dijo el líder del estudio Britt Koskella, profesor asistente de biología integrativa de UC Berkeley. "Al plantar campos, deberíamos pensar cómolo que hacemos, ya sea la estructuración por edad de los cultivos o el monocultivo frente a las rotaciones de cultivos, lo que hay en el suelo o lo que vive cerca, puede afectar la adquisición y la salud del microbioma de la planta. Deberíamos manipular las condiciones de crecimiento en unforma en que esa transmisión microbiana es más similar a lo que sucedería naturalmente "
Koskella, autora principal Norma Morella, quien ahora es becaria postdoctoral en el Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson en Seattle, y sus colegas informaron sus hallazgos en línea esta semana en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS.
¿Cómo obtienen las plántulas microbiomas de sus madres?
Koskella estudia la ecología microbiana de las plantas y cómo afecta la salud de las plantas, al igual que los biólogos estudian el papel del microbioma humano en la salud. Centrándose en los cultivos agrícolas, tiene algunas de las mismas preocupaciones que los biólogos que se preocupan por la transmisión de un ser humano sanomicrobioma - piel, intestino y más - de la madre al bebé.
Cuando las plántulas se colocan por primera vez en los campos, por ejemplo, a menudo no hay plantas adultas cercanas de las que puedan adquirir microbios de hojas y tallos. En ausencia de transmisión materna, Koskella se preguntó cómo estas plantas adquieren sus microbiomas, y¿Estos microbiomas son ideales para las plantas en crecimiento?
Y, si los microbiomas no están bien adaptados, por ejemplo, no son resistentes a los microbios portadores de enfermedades, ¿pueden mejorarse?
Estas preguntas son cada vez más importantes a medida que los productores y la industria tratan de mejorar el rendimiento y la sostenibilidad de los cultivos rodeando las semillas con microbios deseables, diseñando comunidades microbianas del suelo o rociando los microbios deseados en las plantas en crecimiento.
La creciente evidencia también muestra que los microbiomas pueden afectar el rendimiento, la tolerancia a la sequía e incluso el tiempo de floración de las plantas. ¿Se pueden mejorar los microbiomas para lograr esto, y los microbiomas mejorados sobrevivirán el tiempo suficiente para ayudar a las plantas?
El nuevo estudio es alentador.
"Ya sabemos que, en teoría, puede seleccionar microbios que realicen funciones particulares: aumento del rendimiento, tolerancia a la sequía o resistencia a enfermedades, por ejemplo", dijo Koskella. "Estamos mostrando aquí que, en principio, puede crearuna comunidad microbiana que tiene la función que le interesa, pero que tampoco puede ser invadida, porque está realmente bien adaptada a esa planta ".
Cultivando un microbioma central
Los experimentos de los investigadores, realizados en invernaderos en el Tracto Oxford de UC Berkeley, involucraron tomar cinco tipos de tomates y rociar cuatro generaciones sucesivas de plantas con los microbiomas de la generación anterior. La primera generación se roció con una amplia mezcla de microbios encontrados enUna variedad de tomates en un campo al aire libre en UC Davis.
Nutrir la comunidad microbiana de cada tipo de tomate a través de generaciones sucesivas le permitió adaptarse a cada cepa, idealmente eliminando los microbios mal adaptados y permitiendo que florezcan los bien adaptados.
Al secuenciar las subunidades ribosómicas 16S de las comunidades microbianas de los tomates después de cada generación, una técnica que permite la identificación de diferentes taxones bacterianos, pudieron demostrar que, en la cuarta generación, solo el 25% de los taxones microbianos originalesse mantuvo.
"Entonces, el 75 por ciento de las bacterias originales que rociamos se extinguen virtualmente durante el experimento", dijo Koskella. "Eso es realmente interesante en sí mismo, porque sugiere que muchos de los microbios no están bien adaptados, están por casualidad allí. El viento los sopló allí, la lluvia los salpicó allí, pero no están prosperando, es probable que no estén adaptados a ese entorno en particular ".
El 25% restante, que era muy similar en todas las líneas de selección independientes y en las cinco cepas de tomate, se parecía mucho a un microbioma "central": los microbios clave necesarios para una planta sana.
Cuando Morella roció plantas de tomate con una mezcla microbiana - la mitad del microbioma parcialmente adaptado de la primera generación, la mitad del microbioma más maduro de cuarta generación - los microbios de cuarta generación se hicieron cargo, lo que sugiere que estaban mucho mejor adaptados a latomate.
"Creo que este trabajo en el tomate respalda la idea de que las bacterias de la hoja son probablemente muy distintivas y tienen los rasgos necesarios para que crezcan bien en esas plantas, y que solo el hecho de que puedas encontrar cosas allí puede significar queestán allí solo de manera transitoria y probablemente en el proceso de morir ", dijo el coautor Steven Lindow, profesor de biología vegetal y microbiana de UC Berkeley que ha estado investigando las interacciones planta-patógeno durante casi 50 años". Esto es muy consistente con lo que nosotros consideramos.había descubierto antes, que los buenos colonos de plantas pueden crecer en muchas plantas y, al hacerlo, usurpar la capacidad de cualquier otra persona para crecer allí también. El efecto profiláctico es definitivamente muy fuerte y real y muy importante para mantener alejados a otros colonos de plantas ".
"Lo que realmente quieres preguntar es, '¿Quién gana cuando los enfrentas cara a cara? ¿El microbioma seleccionado o el microbioma no seleccionado?'", Dijo Koskella. "Esa, para mí, es mi parte favorita del conjuntoexperimentó y fue el '¡ajá!': la selección funciona, realmente puede seleccionar un microbioma que esté bien adaptado y no sea invadible, al menos en las condiciones que usamos para la selección ".
El grupo de Koskella ahora está realizando más experimentos para determinar si el microbioma seleccionado realmente mejora la salud de la planta, la capacidad de recuperación y la productividad, y si los microbios probióticos se pueden integrar con éxito en el microbioma central para obtener beneficios duraderos para los cultivos.
El trabajo fue apoyado por la National Science Foundation DEB 1754494. Otros coautores del artículo son Francis Cheng-Hsuan Weng de la Academia Sinica en Taipei, Taiwán, Pierre Joubert de UC Berkeley y Jessica Metcalf de la Universidad de Princeton.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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