Interacción de bacterias promotoras del crecimiento vegetal (BPCV) con Echinocactus platyacanthus Link & Otto: regulación fisiológica y crecimiento ante estrés hídrico

Abstract

"Las zonas áridas y semiáridas se caracterizan por su baja disponibilidad de agua, lo que constituye un factor limitante para el establecimiento y crecimiento de las plantas. Sin embargo, diversas especies vegetales, principalmente de la familia Cactaceae, han desarrollado mecanismos adaptativos para tolerar estas condiciones. Una especie de cactus con alta relevancia ecológica y cultural en México es Echinocactus platyacanthus, conocida por su notable tolerancia a condiciones abióticas estresantes. No obstante, su crecimiento es extremadamente lento, y las tasas de establecimiento y supervivencia de sus plántulas son bajas, lo que ha llevado a una drástica disminución de sus poblaciones y a su inclusión en la lista de especies amenazada de extinción. Comprender las interacciones entre esta planta y las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (BPCV) presentes en el suelo bajo condiciones de sequía podría revelar los mecanismos que facilitan su supervivencia y crecimiento en ambientes áridos. Este conocimiento también podría ser aprovechado como una herramienta para mejorar las estrategias de conservación de la especie. Bajo este enfoque, la presente tesis se estructura en dos capítulos: En el capítulo 1 se evaluó la respuesta fisiológica de plantas adultas de E. platyacanthus en su hábitat natural, analizando parámetros como fluorescencia de clorofila, pigmentos fotosintéticos, potencial hídrico en tejidos, actividad CAM, estrés oxidativo y aminoácidos exudados por las raíces. Este análisis se realizó durante las temporadas seca y lluviosa, explorando además la interacción de estas plantas con la comunidad bacteriana asociada a su rizósfera. Los resultados muestran que E. platyacanthus regula su fisiología a través de mecanismos metabólicos internos que incluyen la producción de compuestos orgánicos como carbohidratos, aminoácidos y poliaminas. Estos compuestos también son exudados por las raíces, creando un entorno favorable para el establecimiento de BPCV. Así, la interacción entre cactus y bacterias parece ser un mecanismo clave que ha permitido a las cactáceas sobrevivir y prosperar en estas zonas áridas. En el capítulo 2 se evaluó el efecto de un consorcio de BPCV aisladas de cactáceas en la fisiología y crecimiento de plántulas de E. platyacanthus bajo condiciones de sequía simulada y en distintos tipos de sustratos. El consorcio bacteriano demostró tener un efecto positivo al mejorar la tolerancia al estrés hídrico y promover el crecimiento de las plántulas, independientemente de la interacción con la comunidad microbiana nativa del suelo. Este estudio proporciona información valiosa sobre el impacto de las BPCV en la fisiología y el crecimiento de E. platyacanthus, lo que puede ser aplicado en programas de propagación y conservación de esta especie."

"Arid and semi-arid zones are characterized by low water availability, which is a limiting factor for the seedling establishment and growth of plants. However, various plant species, primarily from the Cactaceae family, have developed adaptive mechanisms to tolerate these conditions. One cactus species of high ecological and cultural significance in Mexico is Echinocactus platyacanthus, known for its remarkable tolerance to stressful abiotic conditions. Nevertheless, its growth is extremely slow, and the establishment and survival rates of its seedlings are low, leading to a drastic decline in its populations and its classification as an endangered species. Understanding the interactions between this plant and plant growthpromoting bacteria (PGPB) present in the soil under drought conditions could reveal mechanisms that facilitate its survival and growth in arid environments. This knowledge could also serve as a tool to enhance conservation strategies for the species. Under this approach, the present thesis is divided into two chapters. In the chapter 1, the physiological response of adult E. platyacanthus plants in their natural habitat was evaluated, analyzing parameters such as chlorophyll fluorescence, photosynthetic pigments, water potential in tissues, CAM activity, oxidative stress, and amino acids exuded by the roots. This analysis was conducted during the dry and rainy seasons, further exploring the interaction of these plants with the bacterial community associated with their rhizosphere. The results show that E. platyacanthus regulates its physiology through internal metabolic mechanisms that include the production of organic compounds such as carbohydrates, amino acids, and polyamines. These compounds are also exuded by the roots, creating a favorable environment for the establishment of PGPB. Thus, the cactus-bacteria interaction appears to be a key mechanism that has enabled cacti to survive and thrive in these arid zones. In the chapter 2, the effect of a consortium of PGPB isolated from cacti on the physiology and growth of E. platyacanthus seedlings was evaluated under simulated drought conditions and in different substrate types. The bacterial consortium demonstrated a positive effect by improving drought stress tolerance and promoting seedling growth, regardless of the interaction with the native microbial community in the soil. This study provides valuable insights into the impact of PGPB on the physiology and growth of E. platyacanthus, which can be applied to propagation and conservation programs for this endangered species."