Un nuevo estudio sobre el papel que juegan las comunidades microbianas en las hojas de las plantas sugiere que fertilizar los cultivos puede hacerlos más susceptibles a las enfermedades.
La Universidad de California, Berkeley, los biólogos descubrieron que rociar tomates con microbios de tomates sanos los protegía de las bacterias que causan enfermedades, pero que fertilizar los tomates de antemano negó la protección, lo que llevó a un aumento de la población de microbios patógenos en las plantas 'hojas.
Si bien los investigadores aún no saben si el aumento en el número de bacterias malas en las hojas realmente enferma a los tomates, el estudio muestra claramente que el fertilizante desequilibra a la comunidad de microbios en las hojas.haciendo que los organismos entren a la planta.
"Cuando cambiamos el ambiente de nutrientes en el que se encuentran las plantas, estamos alterando fundamentalmente la interacción planta-microbioma y también, lo que es más importante, la protección mediada por microbioma de las interacciones naturales entre plantas y microbios", dijo la autora principal Britt Koskella, UC Berkeleyprofesor asistente de biología integrativa.
El efecto fertilizante no fue la única sorpresa del estudio, dijo Koskella. Ella y la coautora Maureen Berg, una estudiante graduada, estaban investigando cómo la densidad de la comunidad microbiana en las hojas afectaba la resistencia de las plantas a la enfermedad y descubrieronque una dosis más baja de microbios beneficiosos rociados en las hojas fue a menudo más efectiva para proteger las plantas de la infección que las dosis más altas. Berg roció las hojas con una comunidad microbiana artificial compuesta por 12 especies de bacterias tomadas del microbioma natural de tomates sanos.
"Encontramos que la comunidad más protectora era la más diluida, la menos concentrada, la dosis más baja", dijo. "Esto fue completamente no intuitivo. Una dosis media dio protección media y la dosis más alta fue la menos protectora".
Probióticos para plantas
Las razones no están claras, pero los hallazgos son importantes porque los agricultores orgánicos están hablando de rociar los cultivos con probióticos para fomentar un mejor crecimiento y protección contra las enfermedades, de la misma manera que los humanos consumen probióticos que contienen microbios "buenos" con la esperanza de mejorar su salud.
"El hecho de que vimos este efecto de dosis más baja / protección más alta sugiere que no es tan simple como lanzar más microbios", dijo Koskella. "Hay mucho trabajo por hacer para entender cómo aplicar una plantaprobiótico "
Ella y Berg informarán sus hallazgos en la edición impresa del 6 de agosto de la revista Biología actual ; el artículo se publicará en línea el 26 de julio.
Koskella se enfoca en los microbiomas sobre el suelo de las plantas, o la filosfera, una comunidad poco conocida en comparación con el microbioma subterráneo bien estudiado asociado con las raíces de las plantas, la rizosfera. Los investigadores están encontrando actividad insospechada dentro de los microbios de la filosfera, incluyendo algunosde las bacterias fijan el nitrógeno del aire como las bacterias asociadas a la raíz. Muchos estudios han demostrado que las comunidades microbianas en las raíces pueden promover la absorción de nutrientes de las plantas, el crecimiento y la resistencia a las enfermedades, y Koskella está investigando si esto también es cierto para lo anterior.microbioma molido
Sus experimentos son relevantes para el tema del tratamiento de cultivos con probióticos, y podrían ayudar a responder preguntas como: ¿Cuál es la combinación correcta de bacterias para una planta determinada? ¿Cuál es la mejor manera de aplicar esta combinación adecuada?
Para investigar estas preguntas, Koskella y Berg comenzaron tomando muestras de los microbios naturales de las hojas de tomates sanos cultivados en campos al aire libre en UC Davis.
Luego rociaron la mezcla sobre plantas de tomate estériles en cámaras de crecimiento en UC Berkeley y, una semana después, inyectaron las hojas con la bacteria Pseudomonas syringae, que causa la mota del tomate, un problema importante que se trata con pesticidas. La nueva comunidad microbiana en ellos tomates, de hecho, protegieron las plantas de la colonización por patógenos, aunque las comunidades microbianas obtenidas de algunos campos de tomate funcionaron mejor que los microbiomas de otros campos.
"Esta comunidad microbiana de la filosfera, al igual que nuestra propia piel, es una primera línea de defensa contra la enfermedad, por lo que esperábamos ver protección, aunque no estábamos seguros", dijo Koskella.
comunidades microbianas artificiales
Sorprendentemente, cuando variaron la concentración de microbios rociados en las hojas, descubrieron que en muchos casos las dosis bajas funcionaban mejor que las altas.
Para averiguar por qué, construyeron una comunidad microbiana artificial compuesta por 12 de las especies que se encuentran en las plantas naturales, básicamente, las 12 que crecieron mejor en cultivo. Cuando rociaron varias dosis de la comunidad sintética en tomates, obtuvieron elmismo resultado: dosis bajas y diluidas fueron más protectoras contra Pseudomonas que dosis altas y concentradas.
Berg repitió el experimento para confirmar los hallazgos desconcertantes, pero durante un ensayo posterior decidió fertilizar las plantas caídas primero. En ese ensayo, ninguna de las dosis de microbioma protegía contra Pseudomonas. Cuando repitieron el ensayo con y sin fertilización,confirmaron que la aplicación de fertilizantes abolió los efectos protectores previamente observados.
En cada experimento, juzgaron la protección contra los patógenos al registrar la población relativa de Pseudomonas en comparación con otros microbios, en su mayoría beneficiosos, ya que un microbioma sano debería competir efectivamente con un patógeno y reducirlo a niveles bajos.
Koskella tiene sospechas sobre por qué el fertilizante altera el microbioma, entre ellos la posibilidad de que los nutrientes produzcan hojas más saludables, lo que mantiene felices a todos los microbios y evita la necesidad de que los microbios buenos superen a los microbios malos. Ella y su grupoahora están llevando a cabo experimentos para probar esa hipótesis.
Todavía no tienen idea de por qué el tratamiento con probióticos en dosis bajas funciona mejor que las dosis altas, pero esperan que la investigación futura pueda resolver este misterio y ayudar a guiar la aplicación adecuada de los probióticos en la agricultura.
Sin embargo, dijeron Koskella y Berg, el impacto del fertilizante en el microbioma de la hoja y el tallo debería llevar a los biólogos a explorar el efecto del fertilizante en el microbioma de la raíz y en la salud general de la planta.
"Hemos estado fertilizando cultivos durante tanto tiempo que me sorprendería si aún no hemos visto las consecuencias de la fertilización a largo plazo en la forma en que las plantas interactúan con sus microbios", dijo. "Hay muchos estudios que demuestran que están domesticadoslas plantas tienden a tener comunidades microbianas muy diferentes a sus parientes silvestres ".
Las grandes preguntas son, ¿eso afecta la salud general de la planta y por qué?
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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