Identificación de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal y su relación con la respuesta a auxinas en Arabidopsis

Abstract

Plants are capable to respond to external stimuli due to their great phenotypic plasticity, which allows them to modify their architecture in response to changing growth conditions. Auxins are important growth regulators, which control most developmental transitions during the life cycle and act as signaling molecules in plant-microbe interactions. Indole-3-acetic acid (IAA) is the most abundant natural auxin and its activity is tightly regulated through metabolism, transport and perception through a family of protein receptors. In this work, we evaluated the plant growth promotion properties of rhizobacterial strains in interaction with Arabidopsis thaliana. 13 bacterial isolates were selected from 1500 strains based on their phytoestimulant effects. An analysis of 16S RNA sequences indicated that nine of them belong into the Bacillus genus, three strains corresponded to Actinobacteria including Micrococcus luteus, Cellulomonas sp., and Kocuria sp. and one was identified as Rhizobium. M. luteus induced DR5:uidA expression since the first day on interaction, which correlated with primary root growth inhibition, while promoting lateral root formation and root hair development. In contrast, Kocuria sp. promoted growth without inducing an auxin response, suggesting different mechanisms of phytoestimulation by rhizobacteria.

Las plantas tienen una gran capacidad para responder a estímulos externos debido a que poseen plasticidad fenotípica, permitiendo modificar su arquitectura en respuesta a condiciones ambientales cambiantes. Las auxinas son reguladores del crecimiento vegetal que controlan la mayoría de eventos de morfogénesis durante el ciclo de vida y actúan como moléculas de señalización en las interacciones planta-microorganismo. La auxina natural más abundante es el ácido indol-3-acético (AIA) y su actividad está controlada a través de su metabolismo, transporte y percepción por una familia de receptores proteínicos. En este trabajo se evaluaron las propiedades del crecimiento vegetal por varios aislados bacterianos provenientes de diferentes rizósferas y su efecto en el crecimiento y la respuesta a auxinas en Arabidopsis thaliana. Se caracterizaron 13 cepas a partir de una colección de 1500 aislados, con base en su efecto fitoestimulante. El análisis de las secuencias de los RNA ribosomales 16S indica que nueve aislados corresponden al género Bacillus, un aislado se tipificó como Rhizobium y tres pertenecen al grupo de las actinobacterias, incluyendo Micrococcus luteus, Cellulomonas sp., y Kocuria sp. Durante los primeros días en interacción con Arabidopsis, M. luteus activó la expresión del gen inducible por auxinas DR5:uidA, disminuyó la longitud de la raíz primaria, e incrementó la formación de raíces laterales y pelos radiculares. En respuesta a Kocuria sp. el incremento de biomasa no correlaciona con la inducción de la respuesta auxínica, lo que sugiere diversos mecanismos de estimulación del crecimiento vegetal por rizobacterias.