Introducción

Los ecosistemas áridos y semi-áridos representan aproximadamente el 40% de la superficie terrestre. Las plantas que viven en estas regiones están sujetas a diversos tipos de estrés abiótico, incluyendo temperaturas extremas, alta radiación solar, suelos bajos en nutrientes, y largos periodos de sequía. Las plantas del género Agave, nativas del territorio Mexicano, representan especies clave en estos ecosistemas, y su capacidad para responder y adaptarse a estos ambientes depende en parte de su microbiota.

Objetivo

Identificar la composición, diversidad filogenética y funcional de las comunidades microbianas asociadas a agaves silvestres (A. deserti y A. salmiana) y cultivados (A. tequilana) con el fin de desarrollar estrategias sustentables para su aprovechamiento y conservación.

Métodos

Hemos empleados la secuenciación etiquetada de amplicones (16S rRNA para bacterias y arqueas, y el ITS2 para hongos), secuenciación metagenómica de escopeta, y de genomas completos bacterianos y fúngicos, así como métodos dependientes del cultivo y ensayos planta-microorganismos para identificar, diseñar y evaluar el potencial de comunidades sintéticas (SynComs) y volátiles microbianos en el crecimiento y desarrollo de los agaves.

Resultados

Nuestros análisis muestran que las comunidades microbianas asociadas a los suelos, rizósfera, endósfera de raíz, de penca y filósfera de los agaves son diversas y estructuradas. Las comunidades procariotas están principalmente influenciadas por el nicho/compartimento de la planta, mientras que las comunidades fúngicas revelan patrones biogeográficos1-3 . De forma notoria detectamos que la diversidad procariota asociada con A. tequilana en las comunidades epífitas de la rizósfera y filósfera es drásticamente menor a la de los agaves y cactus silvestres2,4,5. Análisis taxonómicos, metagenómicos y de redes soportan la presencia de un microbioma núcleo en estas plantas3,4,5, cuyas funciones, incluyendo la emisión de más de 120 volátiles orgánicos microbianos, mejora el crecimiento y desarrollo de los agaves6,7. La comunidad sintética inspirada en el microbioma de la especie silvestre A. salmiana aplicada en la filósfera de A. tequilana en campo aumentó su diversidad procariota y metabólica, y mejoró también parámetros del crecimiento de las plantas, tales como la cantidad de azúcares solubes (°Bx) y el número de hojas desdobladas.

Conclusiones

Nuestros estudios muestran el gran potencial de las soluciones basadas en el microbioma natural de los agaves para aumentar su productividad, sustentabilidad y conservación. Estudios en conjunto con el Dr. Antonio Hernández-López (ENES-León) nos permitirán evaluar el establecimiento de la microbiota de los agaves mezcaleros A. angustifolia, A. potatorum y A. marmorata desde la germinación hasta su establecimiento en cultivo silvícola y monocultivo, y comparar el efecto del manejo agronómico entre monocultivos y poblaciones silvestres de A. angustifolia de tres regiones productoras en México.

Referencias

1. Desgarennes et al & Partida-Martinez. FEMS Microbiol. Ecol. 90, 844–857 (2014).

2. Coleman-Derr et al & Partida-Martinez. New Phytol. 209, 798–811 (2016).

3. Fonseca-García et al & Partida-Martinez. Front. Microbiol. 7:150 (2016).

4. Citlali et al. & Partida-Martínez. In Metagenomics (2018). doi:10.1016/B978-0-08-102268-9.00012-4

5. Flores-Núñez et al., & Partida-Martínez. Front. Microbiol. 10:3044 (2020).

6. Camarena‐Pozos et al. & Partida-Martínez. Plant Cell & Environ 42, 1368-1380 (2019).

7. Camarena-Pozos et al. & Partida-Martínez. Environ Microbiol 23, 2215-2229 (2021).

8. Flores-Núñez et al. & Partida-Martínez. In preparation.