Diversidad de genes bacterianos relacionados con promoción del crecimiento vegetal

Abstract

El estudio de las propiedades de las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) ha conseguido tal avance en los últimos años que ya son consideradas como una herramienta verosímil para la mejora de suelos y la biofertilización. No obstante, para una correcta administración de bacterias en un suelo o cultivo, se deben conocer los diferentes efectos beneficiosos de cada cepa y su compatibilidad para que mantengan su equilibrio de forma sostenible. A partir de datos bibliográficos, se consideran los principales géneros bacterianos promotores del crecimiento vegetal según algunas de sus funciones más importantes, la fijación de nitrógeno (Fe nitrogenasa y Mo-Fe nitrogenasa), producción de ácido indolacético (piruvato decarboxilasa e indolepiruvato decarboxilasa) disminución de concentración en etileno (ACC-deaminasa) en la rizosfera, promoción del desarrollo radicular (nitrito reductasa) y la promoción de la resistencia sistémica inducida (Induced Systemic Resistance, ISR) (acetolactato decarboxilasa, acetolactato sintasa y diacetil reductasa). Las proteínas involucradas en estos procesos son comparadas según las especies en las que se encuentran para conocer su diversidad, evolución y coocurrencia. Con el estudio filogenético de las cepas se discute si la diversificación de las distintas funciones ha seguido una evolución asociada a la otorgada por los marcadores rpoD y gyrB. Por último se estudia la relación entre los distintos grupos bacterianos (alfa, beta y gammaproteobacteria, firmicutes y Gram+ con alto [G+C]) con los principales cultivos de interés humano (Poáceas, Fabáceas, Brasicáceas, Malváceas y Solanáceas).

In recent times, Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) research has developed to be considered as a plausible key tool to soil improvement and biofertilization. The examination of the capabilities of each PGPR strain and their compatibility is essential to reach an optimum knowledge for the accurate management in a determinate soil or crop at equilibrium. This should ensure the sustanaible optimization of bacterial functions. From bibliographical data, the main PGPR genera are considered according to their strengths, nitrogen fixation (Fe nitrogenase and Mo-Fe nitrogenase), indolacetic acid production (pyruvate decarboxylase and indolepyruvate decarboxylase), ethylene reduction (ACC-deaminase), root promotion (nitrite reductase) and Induced Systemic Resistance triggering (acetolactate decarboxylase, acetolactate synthase and diacetyl reductase). Involved proteins in those processes are compared under their native species to know their diversity, evolution and co-ocurrence. Besides, strains are phylogenetically distributed in light of rpoB and gyrB markers to know whether functional diversification is associated. Finally, the relationship between bacterial groups (Alpha, beta and gamma proteobacteria, firmicutes and gram+ high [G+C]) is studied according the main crops for humans (Poaceae, Fabaceae, Brassicaceae, Malvaceae and Solanaceae).

L'estudi de les propietats dels bacteris promotors del creixement vegetal (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) ha aconseguit tal avanç en els últims anys que ja són considerades com una eina versemblant per a la millora de sòls i la biofertilización. No obstant això, per a una correcta administració de bacteris en un sòl o cultiu, s'han de conèixer els diferents efectes beneficiosos de cada cep i la seva compatibilitat perquè mantinguin el seu equilibri de forma sostenible. A partir de dades bibliogràfiques, es consideren els principals gèneres bacterians promotors del creixement vegetal segons algunes de les seves funcions més importants, la fixació de nitrogen (Fe nitrogenasa i Mo-Fe nitrogenasa), producció d'àcid indolacético (piruvat decarboxilasa i indolepiruvato decarboxilasa) disminució de concentració en etilè (ACC-deaminasa) en la rizosfera, promoció del desenvolupament radicular (nitrit reductasa) i la promoció de la resistència sistémica induïda (Induced Systemic Resistance, ISR) (acetolactato decarboxilasa, acetolactato sintasa i diacetil reductasa). Les proteïnes involucrades en aquests processos són comparades segons les espècies en les quals es troben per conèixer la seva diversitat, evolució i coocurrencia. Amb l'estudi filogenètic dels ceps es discuteix si la diversificació de les diferents funcions ha seguit una evolució associada a l'atorgada pels marcadors rpoD i gyrB. Finalment s'estudia la relació entre els diferents grups bacterians (alfa, beta i gammaproteobacteria, firmicutes i Gram+ amb alt [G+C]) amb els principals cultius d'interès humà (Poáceas, Fabáceas, Brasicáceas, Malváceas i Solanáceas).