Aislamiento, caracterización e identificación de bacterias asociadas a Opuntia spp. y su efecto en la germinación y crecimiento de Arabidopsis thaliana L.

Abstract

"Las interacciones microorganismo-planta son muy importantes para las plantas ya que algunas bacterias conocidas como promotoras del crecimiento vegetal (PGPB, por sus siglas en inglés) tienen la capacidad de promover su crecimiento a través de la fijación de N2, la solubilización de fósforo, la producción de fitohormonas, compuestos orgánicos volátiles (COVs), por sideróforos, entre otros mecanismos, que pueden ocurrir tanto en la endósfera como en la rizósfera de la planta. Se ha encontrado que las PGPB son muy importantes para el establecimiento de algunas cactáceas en zonas áridas y semiáridas de México, sin embargo, aún son escasos este tipo de estudios para especies de esta familia, en específico para Opuntia. Por lo tanto, se plantearon dos objetivos: 1) aplicar ácido giberélico (GA3) y ácido indolacético (AIA) a las semillas de Opuntia streptacantha, O. leucotricha y O. robusta para probar si era posible romper su latencia fisiológica, además, se experimentó con semillas desinfectadas y no desinfectadas superficialmente para comprobar el efecto de la microbiota de la testa en su germinación; 2) aislar y caracterizar PGPB de la endósfera de semillas y rizósfera de las tres especies de Opuntia con capacidad para producir AIA, COVs y sideróforos, y probar su efecto en la germinación y el crecimiento de la planta modelo Arabidopsis thaliana L. Las fitohormonas no promovieron la germinación de las tres especies de Opuntia, pero si se observó un efecto negativo de la desinfección de las semillas en su germinación, lo que sugiere que su microbiota juega un papel muy importante en la germinación de las mismas. Se aislaron 108 cepas bacterianas de la rizósfera y 14 cepas de la endósfera de las semillas, de las cuales se identificaron siete cepas como las mayores productoras de AIA (de entre 23 y 175 μg/ mL de cultivo O.D. 0.4560nm) pertenecientes a los géneros: Micrococcus, Ensifer (Sinorhizobium), Variovorax, Endobacter (Gluconacetobacter) y Kocuria, las cuales se inocularon junto con A. thaliana L. para evaluar su crecimiento. Endobacter (Gluconacetobacter) promovió 80% más el crecimiento de la longitud total de A. thaliana comparado con el testigo, posiblemente por el efecto de COVs, y Ensifer (Sinorhizobium sp.) promovió 30% más el crecimiento de la longitud total de A. thaliana, posiblemente por el efecto del AIA, proponiéndose estas dos cepas como PGPB de A. thaliana y probablemente de Opuntia spp. En conclusión, se aislaron géneros bacterianos, anteriormente no reportados para cactáceas, con la capacidad de producir AIA, COVs y sideróforos, y se comprobó su efecto en la promoción del crecimiento de A. thaliana L."

"The microorganism-plant interactions are very important for plants, some bacteria known as plant growth promoters (PGPB) have the ability to promote their growth through the fixation of N2, the phosphorus solubilization , phytohormones, volatile organic compounds (VOCs) and siderophores production, among other mechanisms, which can occur both in the endosphere and in the rhizosphere of the plant. It has been found that PGPB are very important for the establishment of some cacti in arid and semiarid zones of Mexico, however, this type of studies is still scarce for species of this family, specifically for Opuntia. Therefore, two objectives were proposed: 1) apply gibberellic acid (GA3) and indoleacetic acid (IAA) to the seeds of Opuntia streptacantha, O. leucotricha and O. robusta to test if it was possible to break their physiological latency, also, experimented with seeds disinfected and not disinfected superficially to check the effect of the microbiota of the seed coat on its germination; 2) isolate and characterize PGPB from the seed endosphere and rhizosphere of the three Opuntia species with the capacity to produce IAA, VOCs and siderophores, and test their effect on the germination and growth of the model plant Arabidopsis thaliana L. Phytohormones did not promote the germination of the three Opuntia species, but a negative effect of the disinfection of the seeds was observed in their germination, which suggests that their microbiota plays a very important role in their germination. We isolated 108 bacterial strains from the rhizosphere and 14 strains of the seed endosphere, of which seven strains were identified as the major producers of AIA (between 23 and 175 μg/ mL of culture OD 0.4560nm) belonging to the genera: Micrococcus, Ensifer (Sinorhizobium), Variovorax, Endobacter (Gluconacetobacter) and Kocuria, which were inoculated in A. thaliana L. to evaluate their growth. Endobacter (Gluconacetobacter) promoted 80% more total length growth of A. thaliana compared to the control, possibly due to the effect of VOCs, and Ensifer (Sinorhizobium sp.) promoted 30% more the growth of the total length of A. thaliana, possibly due to the effect of AIA. These two strains are proposed as PGPB of A. thaliana and probably of Opuntia spp. In conclusion, bacterial genera, previously not reported for cacti, were isolated with the ability to produce AIA, VOCs and siderophores, and their effect on the growth promotion of A. thaliana L was tested."