Efecto de las acilo homoserina lactonas en la fijación de nitrógeno y solubilización de fosfato inorgánico en bacterias aisladas de la rizósfera de los mangles Avicennia germinans y Laguncularia racemosa

Abstract

Los manglares están ampliamente distribuidos en la línea costera mundial y representan uno de los ecosistemas más productivos, ya que constituyen zonas de alimentación, refugio, crianza y reproducción de especies importantes. Sin embargo, estos ecosistemas han sido reducidos y en B. C. S. esta reducción se debe principalmente a la construcción de complejos turísticos. Una de las estrategias sugeridas para la reforestación de los manglares consiste en la inoculación de plántulas con inoculantes mixtos formados por bacterias promotoras del crecimiento en plantas (PGPB). El quoum sensing es un proceso bacteriano de comunicación celular mediado por moléculas señal que les permiten percibir su densidad poblacional para controlar colectivamente y de manera coordinada la expresión de sistemas de genes específicos. En bacterias Gram negativas, la comunicación celular es frecuentemente mediada por acilo-homoserina lactonas (AHLs), las cuales están involucradas en numerosas funciones biológicas importantes y en la regulación de funciones cruciales en interacciones planta-bacteria. En PGPB, principalmente se ha estudiado el papel de las AHLs en bacterias biocontrol como Pseudomonas y Burkholderia; sin embargo, los mecanismos promotores de crecimiento vegetal como la fijación de nitrógeno y la solubilización de fosfato inorgánico aún no han sido abordados. El diseño de inoculantes requiere conocimiento acerca de las propiedades e interacciones de las cepas de interés con otros microorganismos de la rizósfera para asegurar el éxito del inoculante y el mantenimiento de la salud del suelo. Considerando la importancia de las comunicación celular entre bacterias, en este trabajo se evaluó la relación que existe entre la producción de AHLs por parte de bacterias aisladas de rizósfera de mangle y sus propiedades asociadas a la promoción de crecimiento en plantas. Para ello, Pseudomonas sp LRMR6A y Vibrio sp AG1HC fueron transformadas con el gen aiiA (el cual codifica para una lactonasa que degrada AHLs) y en estas cepas transconjugantes se evaluaron la fijación de nitrógeno (N) y la solubilización de fosfato inorgánico (Pi), respectivamente. En este estudio se demostró que estos procesos son influenciados por las AHLs. La bacteria diazotrófica Pseudomonas sp LRMR6A mostró una disminución en la fijación de N al crecer en medio suplementado con AHLs de cadena corta sintéticas (4 a 8 carbonos), mientras que con 12C-HSL aparentemente hubo una promoción en la fijación. Además, los cultivos mixtos de las cepas silvestres Pseudomonas sp LRMR6A y Vibrio sp AG1HC (solubilizador de Pi) mostraron una inhibición total de la fijación de N. Algo similar ocurrió con los cultivos mixtos de ambas cepas transconjugantes (ausencia de AHLs), donde la fijación de N también fue inhibida (solo se reestableció ligeramente), sugiriendo que además de las AHLs producidas por Vibrio, otros compuestos no identificados pueden causar la inhibición. Por otro lado, en Vibrio sp AG1HC transconjugante se observó una disminución en la solubilización de fosfato al compararse con la cepa silvestre, sugiriendo que las AHLs producidas por la cepa se encuentran involucradas en la regulación de este proceso. Este mismo patrón se observó en los cultivos mixtos de cepas silvestres y transconjugantes; sin embargo, la solubilización de fosfato en los cultivos mixtos fueron mayores con respecto al cultivo puro de Vibrio sp AG1HC transconjugante, indicando que hubo sinergia entre Pseudomonas sp LRMR6A y Vibrio promoviendo la solubilización de fosfato aún en ausencia de AHLs. En Vibrio sp AG1HC se detectaron e identificaron AHLs de tipo 4C-HSL y 6C-HSL, mientras que las AHLs producidas por Pseudomonas sp LRMR6A no pudieron ser detectadas. En conclusión, este estudio demostró que las AHLs juegan un papel en la regulación de la fijación de nitrógeno y solubilización de fosfato inorgánico de Pseudomonas sp LRMR6A y Vibrio sp AG1HC y revela la importancia de evaluar cepas en cultivos mixtos en el diseño de inoculantes para confirmar que las propiedades promotoras de crecimiento sean mantenidas. Este trabajo es el primero en explorar estos procesos por lo que se requieren más estudios para elucidar los mecanismos de regulación a nivel genético por parte de las AHLs.