Caracterización de la comunidad de bacterias endófitas foliares de la planta medicinal Clinopodium macrostemum (Moc. & Sessé ex Benth.) Kuntze. y su potencial para producir compuestos antibacterianos

Abstract

Foliar endophytic bacteria (FEB) associated with plants colonize their tissues without causing apparent damage and participate in growth promotion, stress tolerance, defense against pathogens, and the production or transformation of secondary metabolites. These communities are modulated by abiotic factors such as seasonality and represent a potential source of antibacterial compounds, particularly given the increasing antibiotic resistance among human pathogens, a global public health problem. A comprehensive characterization of FEB requires combining culture-dependent approaches with culture-independent methods, such as 16S rRNA gene metabarcoding. The ethnomedicinal endemic plant Clinopodium macrostemum, native to Mexico, constitutes a relevant biological and cultural resource; therefore, the study of its endophytic microbiota is of ecological, biotechnological, and ethnobiological interest. In this study, we evaluated the effect of seasonality on the structure and functional potential of the foliar endophytic bacterial community of C. macrostemum, as well as its relationship with the production of antibacterial compounds. Foliar tissue was collected in Santa Clara del Cobre, Michoacán, during the dry season (DS) and the rainy season (RS). The tissue was surface-sterilized and used for bacterial isolation on nutrient agar and tryptic soy agar. The strains were characterized phenotypically and analyzed by amplifying the 16S rRNA gene. At the same time, the total bacterial community was analyzed using amplicón sequencing of the V3–V4 region, followed by DADA2 processing and functional prediction using PICRUSt2/MetaCyc. Antagonistic activity was evaluated using dual-culture assays, and extracellular filtrates from selected strains were tested against six human pathogens using microplate inhibition assays and IC₅₀ determination. A total of 104 culturable strains recovered, with higher abundance in RS (79) than in DS (25). Molecular identification assigned 64 strains to different genera, mainly Pseudomonas and Bacillus.

Las bacterias endófitas foliares (BEF) asociadas a plantas colonizan sus tejidos sin causar daño aparente y participan en la promoción del crecimiento, la tolerancia al estrés, la defensa frente a patógenos y la producción o transformación de metabolitos secundarios. Estas comunidades están moduladas por factores abióticos, como la estacionalidad, y representan una fuente potencial de compuestos antibacterianos, particularmente ante el aumento de la resistencia a los antibióticos en patógenos humanos, un problema global de salud pública. Una caracterización integral de las BEF requiere combinar enfoques dependientes de cultivo con aproximaciones independientes, como el metabarcoding del gen 16S rRNA. La planta etnomedicinal endémica de México, Clinopodium macrostemum, constituye un recurso biológico y cultural relevante, por lo que el estudio de su microbiota endófita presenta interés ecológico, biotecnológico y etnobiológico. En este trabajo se evaluó el efecto de la estacionalidad sobre la estructura y el potencial funcional de la comunidad bacteriana endófita foliar de C. macrostemum, así como su relación con la producción de compuestos con actividad antibacteriana. Se colectó tejido foliar en Santa Clara del Cobre, Michoacán, durante la temporada de secas (TS) y de lluvias (TLL). El tejido fue esterilizado superficialmente y empleado para el aislamiento de BEF en agar nutritivo y agar tripticasa de soya. Las cepas se caracterizaron fenotípicamente y mediante la amplificación del gen 16S rRNA. En paralelo, la comunidad bacteriana total se analizó mediante secuenciación de amplicones (región V3–V4), procesamiento con DADA2 y predicción funcional con PICRUSt2/ MetaCyc. La actividad antagonista se evaluó mediante cultivo dual y los filtrados extracelulares de cepas seleccionadas se ensayaron frente a seis patógenos humanos mediante inhibición en microplaca e IC₅₀. Se recuperaron 104 cepas cultivables, con mayor abundancia en TLL (79) que en TS (25). La identificación molecular asignó 64 cepas a distintos géneros, destacando Pseudomonas y Bacillus.