Construcción y evaluación de comunidades sintéticas de bacterias promotoras del crecimiento vegetal

Abstract

The need to increase agricultural production grows each year, driving the search for cost-effective, low impact alternatives. One of these tools is the use of beneficial soil microorganisms. In recent decades, considerable resources have been invested to research in plant–bacteria interactions. Until now, there is little information on the actions of synthetic communities and formation criteria. This work aimed to create synthetic communities using Achromobacter sp. 5B1, Bacillus sp. LC390B, Micrococcus luteus LS570, and Pseudomonas brassicae H4-45 and evaluate the response of Arabidopsis thaliana. Arabidopsis lines were used to assess different hormone responses such as DR5:GUS, ARR5:GUS, CYCB1:GUS, JAZ1:GUS, and JAZ10:GFP. Some bacterial combinations stimulate auxin and cytokinin signaling, while others stimulate defense activation via jasmonic acid signaling. Biomass and seed production were evaluated, and it was observed that the synthetic community formed with bacteria from regions with similar origin increases these parameters. Thus, understanding the origin of the bacteria and the biological processes through which they act is important for establishing a functional synthetic community.

La necesidad de incrementar la producción agrícola aumenta año con año, razón por la que se ha buscado alternativas que sean de bajo impacto ambiental. Una de estas herramientas ha sido la aplicación de microorganismos benéficos en el suelo. En las últimas décadas se han dedicado bastantes recursos a la investigación de las interacciones planta-bacteria y, recientemente, a la conformación de comunidades sintéticas. Hasta el momento existe poca información que permita entender los mecanismos de acción de dos o más cepas en consorcio, por lo que el objetivo de este trabajo fue construir comunidades sintéticas con Achromobacter sp. 5B1, Bacillus sp. LC390B, Micrococcus luteus LS570 y Pseudomonas brassicae H4- 45 y evaluar la respuesta de Arabidopsis thaliana en su desarrollo. Se emplearon líneas transgénicas de Arabidopsis que permiten analizar con marcadores que reportan la estimulación de diferentes vías hormonales como DR5:GUS, ARR5:GUS, CYCB1:GUS, JAZ1:GUS y JAZ10:GFP. Se observó que algunas combinaciones de las bacterias estimulan la señalización por auxinas y citocininas mientras que otras combinaciones estimulan la activación de la defensa mediante la señalización por ácido jasmónico. Se evaluó la producción de biomasa y semillas, así, la comunidad sintética que contiene bacterias provenientes de ambientes con características similares incrementa estos parámetros. Se concluye que es importante conocer el origen de las bacterias y los mecanismos mediante los cuales actúan para poder establecer una comunidad sintética funcional.