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Estructura y organización del microbioma de las plantas
Sur Herrera Paredes1,2,4, Sarah L. Lebeis2, Derek S. Lundberg2,3, Scott M.
Yourstone1,3, Surjoit Biswas2, Meredith McDonald2, Corbin D. Jones2 &
Jeffery L. Dangl1,2,3,5. 1Curriculum in Bioinformatics and Computational
Biology, 2Department of Biology, 3Curriculum in Genetics and Molecular
Biology, The University of North Carolina at Chapel Hill. 4International
Student Research Fellow, 5HHMI-GMBF Investigator, Howard Hughes
Medical Institute.
Las plantas, como todos los organismos multicelulares, forman una gran variedad de
asociaciones con el mundo microbiano, y la raíz, habiendo evolucionado inmersa en medio tan
diverso como el suelo, posee un enorme potencial para interactuar con el mundo microbiano.
Mediante censos del gen 16S ribosomal en la rizósfera de suelos naturales, establecimos que la
raíz de la planta modelo Arabidopsis thaliana recluta de manera reproducible a un subconjunto
de la diversidad bacteriana presente en el suelo. Usamos una combinación de genética clásica y
reversa para demostrar una contribución del genotipo de la planta en la composición del
microbioma de la raíz, y validamos nuestros resultados con diferentes marcadores y plataformas
de secuenciación, así como métodos independientes de PCR. El aislamiento sistemático de
bacterias de la raíz nos ha permitido obtener cepas representativas de más de la mitad de los
grupos taxonómicos definidos en nuestros censos. Con esta colección de cepas bacterianas,
reconstruimos comunidades sintéticas pero complejas, estableciendo un sistema experimental
que nos permite modificar de forma independiente: la comunidad de bacterias, la composición de
micronutrientes y el genotipo la planta. Nuestros resultados preliminares sugieren que las tres
variables contribuyen en la determinación de la composición final del microbioma de la raíz.
En conjunto nuestros resultados sugieren que el microbioma de la raíz es ensamblado mediante
contribuciones a diferentes escalas. Diversas fitohormonas influyen en la composición final, y
predecimos que es posible llevar a cabo una disección genética de la composición del
microbioma. Por otro lado la composición bacteriana inicial en el suelo, así como la
disponibilidad de micronutrientes tienen un efecto a largo plazo en la colonización de la raíz.
Finalmente, hemos comenzado a fenotipificar plantas mediante análisis de imágenes que nos
permitirá determinar la función del microbioma de la raíz.