Caracterización de la interacción entre Streptomyces sp. UYFA156 y el holobionte Festuca arundinacea

Abstract

Festuca arundinacea (Festuca) es una gramínea forrajera perenne invernal introducida en muchas partes del mundo por su alta productividad y persistencia. En nuestro país, esta especie se siembra en más del 70% del área de praderas artificiales, empleándose como forraje para ganado. La cepa Streptomyces sp. UYFA156 fue aislada del interior de semillas de F. arundinacea cultivar SFRO Don Tomás, y demostró ser promotora del crecimiento vegetal (PCV) en su hospedero natural, pero no en la variedad comercial Tacuabé. La hipótesis de este trabajo es que la inoculación de la cepa UYFA156 provoca la PCV en su hospedero natural indirectamente, mediante la alteración estructural y fisiológica de la microbiota endofítica bacteriana asociada. El objetivo de este trabajo fue profundizar en el conocimiento de las bases moleculares imperantes en la interacción F. arundinacea - Streptomyces UYFA156 - microbiota endofítica desencadenantes de la PCV del hospedero. Mediante microscopía confocal y recuento bacteriano se determinó que la cepa UYFA156 es un endófito verdadero de los cultivares SFRO Don Tomás (interacción compatible: PCV) y Tacuabé (interacción incompatible: no PCV). El genoma de la cepa UYFA156 fue secuenciado, anotado y analizado, determinándose que pertenece a la especie S. albidoflavus. En el genoma se identificó un alto número de genes codificantes para metabolitos secundarios, lo cual es uno de los principales rasgos de las bacterias del género Streptomyces. A su vez, se evaluó el efecto modulador de la cepa UYFA156 sobre otros miembros de la microbiota de festuca en ensayos en placa, y mediante secuenciación masiva del gen ARNr 16S. Los resultados mostraron que la inoculación con la cepa UYFA156 provoca cambios en la diversidad y riqueza de las comunidades endofíticas de manera diferencial según el cultivar, y afecta el crecimiento de otras cepas endófitas de festuca. Por último, mediante ensayos bioquímicos y transcriptómicos se evaluó el efecto de la presencia de la cepa UYFA156 sobre la fisiología y la expresión génica de la cepa Microbacterium sp. UYFA68, también aislada del cultivar SFRO Don Tomás, productora de auxinas y PCV en ese cultivar la cual es utilizada como modelo para representar los efectos de la cepa UYFA156 sobre la microbiota endofítica de plantas de festuca. Los resultados mostraron que el sobrenadante del medio de cultivo de la cepa UYFA156 estimula significativamente la producción de auxinas en la cepa UYFA68. A su vez, estudios de transcriptómica en idénticas condiciones mostraron cambios en la expresión génica de la cepa UYFA68 por la presencia de UYFA156. Los estudios realizados a lo largo de esta tesis permitieron una mayor compresión del sistema F. arundinacea – Streptomyces UYFA156- microbiota y los mecanismos subyacentes en la promoción del crecimiento vegetal en este sistema. En suma, en este trabajo se presentan evidencias de modulación del resto de la microbiota por parte de la cepa S. albidoflavus UYFA156, lo cual abre nuevas preguntas tanto a nivel de la bioquímica como de la ecología y evolución del sistema. Estudios posteriores podrían apuntar a identificar las señales producidas por la cepa UYFA156 que llevan a los cambios fisiológicos y ecológicos observados.