Búsqueda a escala genómica de marcadores moleculares de colonización exofítica/endofítica en una bacteria ubicua asociada a plantas: La asociación Pantoea spp. – alfalfa

Abstract

Las plantas son organismos ampliamente colonizados por diversos microorganismos que constituyen su denominado microbioma. La relación entre microorganismos y plantas terrestres es un vínculo que se ha desarrollado a lo largo de los últimos 450 millones de años, a través del cual microorganismos y plantas expresan capacidades funcionales diversas, y necesidades y dependencias mutuas. Bajo tal estrategia asociativa es todo el sistema -conocido como «holobionte»- el que se adapta al medio y evoluciona. Por esta razón, los microbiomas rizosféricos, filosféricos y endofíticos son actualmente objeto de intensas investigaciones para dilucidar cómo se comunican las plantas y sus microbios asociados para promover una aptitud óptima del holobionte. Comprender las bases de las asociaciones sostenibles entre las plantas y sus complejos microbiomas constituye la base para delinear nuevas intervenciones prácticas que ayuden a mejorar el crecimiento y la salud de las plantas naturales y los sistemas agrícolas. En este trabajo de tesis hemos abordado la caracterización de la colonización de plantas de alfalfa por parte de bacterias del género Pantoea, ubicuas en distintas especies vegetales. Usamos en particular la cepa P. agglomerans LPU12 recuperada de semillas de Medicago sativa, con la que caracterizamos la dinámica del proceso de asociación a la rizósfera y endósfera de las raíces. Posteriormente, diseñamos y construimos herramientas de TnSeq con las que identificamos marcadores genéticos bacterianos relevantes para la colonización de los nichos rizosféricos y endofíticos. Además de la identificación de genes de colonización, detectamos y caracterizamos la presencia de un fuerte cuello de botella en el ingreso de las bacterias al interior de la raíz de la planta. Finalmente desarrollamos aproximaciones informáticas de aprendizaje automático supervisado que, con baja tasa de fallo, nos permitieron predecir el tropismo para colonizar plantas de diferentes especies y aislamientos del género Pantoea. Tal posibilidad constituye una herramienta potente para concentrar el estudio del género Pantoea sobre aquellas especies cuyas variantes genómicas predicen capacidades asociativas con plantas, y hacer uso de las predicciones anteriores para realizar estudios genómicos comparativos. Los resultados de este trabajo de tesis han permitido acceder al reconocimiento de aislamientos de Pantoea con capacidad de colonizar plantas, y en particular a una colección de genes vinculados a la colonización radicular exofítica y endofítica por P. agglomerans.