Presencia de hongos micorrízicos arbusculares nativos asociados a la rizosfera de la palma naidí en Colombia

In the Colombian Pacific region, the naidí palm, Euterpe oleracea Mart. (Arecaceae) produces high-value fruit due to its high nutritional quality, representing an economic benefit to the families of the region. In this study, we evaluated the occurrence of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in the rhizospheric soil of E. oleracea in Bajo Calima, Buenaventura. This is the first report of AMF of E. oleracea in Colombia. Surface soil samples (0-10 cm) were collected in two areas (L1 - under the influence of rice cropping and L2 - tropical rainforest). The chemical properties of the soil, the number of spores, and the mycorrhizal colonization in the root were established. We observed low mycorrhizal colonization (10 % in L1 and 4 % in L2), negatively correlated to the content of available phosphorus in the soil. However, significant differences between areas (p = 0.009) were recorded. Globose, subglobose, and ovoid spores were observed (660 and 791 spores/100 g soil in L1 and L2, respectively). Spores are represented in several morphotypes that can be classified as Claroideoglomeraceae, Glomeraceae, Diversisporaceae, Paraglomeraceae, and Ambisporaceae. High available P content (13.1 mg/kg in L1 and 20.5 mg/kg in L2), among other edaphic factors associated, could explain the low mycorrhizal colonization observed, especially when there are not enough studies linking ecological factors with AMF dynamics in tropical rainforests. On the other hand, spore abundances reported in the rhizospheric soil of E. oleracea suggest a high potential to explore indigenous AMF activity in the Colombian Pacific region to achieve sustainable production practices in this palm.En la región del Pacífico colombiano, el naidí, Euterpe oleracea Mart. (Arecaceae), produce un fruto de gran importancia por su alta calidad nutritiva, que representa una fuente de ingresos para las familias de la zona. En el presente estudio, se evalúa la presencia de hongos micorrízicos arbusculares (HMA) en suelo rizosférico de E. oleracea en el Bajo Calima, Buenaventura (Colombia). Este es el primer informe de HMA de E. oleracea en Colombia. Se recolectaron muestras de suelo superficiales (0-10 cm) de dos localidades (L1: influencia de cultivos de arroz; L2: zona de bosque tropical) y se determinaron las propiedades químicas del suelo, el número de esporas y la colonización micorrízica del sistema radicular. Se observó baja colonización micorrízica (10 % en L1 y 4 % en L2), que se correlacionó de forma negativa con el contenido disponible de P en el suelo. Sin embargo, se registraron diferencias significativas entre las áreas (p = 0,009). Se observaron esporas (660 y 791 esporas/100 g suelo en L1 y L2, respectivamente) globosas, subglobosas y ovoides, representadas en diversos morfotipos que pueden clasificarse como Claroideoglomeraceae, Glomeraceae, Diversisporaceae, Paraglomeraceae y Ambisporaceae. La baja colonización micorrízica observada podría ocurrir debido al alto contenido de P disponible en las localidades evaluadas (13,1 mg/kg en L1 y 20,5 mg/kg en L2), entre otros factores edáficos que podrían estar asociados, ya que aún no se cuenta con suficientes estudios que relacionen factores ecológicos con la dinámica de HMA en bosques tropicales. Por otra parte, la cantidad de esporas encontradas en el suelo rizosférico de E. oleracea sugiere un gran potencial para explorar la actividad de HMA nativos de la región del Pacífico colombiano, con el fin de lograr prácticas productivas sustentables de esta palmera

Capítulo 1: Introducción al estado del arte de los servicios ecosistémicos en la región occidental Colombiana

La interacción dinámica entre la sociedad y los ecosistemas da lugar a lo que se conoce como servicios ecosistémicos (Balvanera et al. , 2009), los cuales son beneficios directos o indirectos que las personas obtienen de los ecosistemas, ya sean estos económicos o culturales y que se ven representados en un incremento de la calidad de vida (Millennium Ecosystem Asessement, 2005). Sin embargo, es común ver que la provisión de estos servicios sea ignorada al tomar decisiones que afectan los sistemas naturales, llevando al deterioro del medio ambiente y a un empobrecimiento de la sociedad (Polasky, 2008). Las decisiones tomadas por las personas impactan de tal forma los ecosistemas, que modifican sus estructuras y funciones generando cambios en la provisión de los servicios ecosistémicos, afectando el bienestar humano (Daily et al. , 2009). La pérdida de servicios ecosistémicos que dependen de la biodiversidad podrían evitar el acceso a los productos básicos para una vida saludable, al resaltar la desigualdad en los sectores más vulnerables de la sociedad (Díaz et al. , 2006).Si un ecosistema es la unidad funcional básica de la naturaleza, donde interactúan el componente biótico, conformado por microorganismos, plantas y animales, y el componente abiótico, conformado por la atmósfera, el agua, suelos, nutrientes, entre otros (Balvanera et al. , 2009), los servicios ecosistémicos son el resultado de un complejo proceso de interacciones entre estos factores, bióticos y abióticos, generando múltiples funciones ecológicas que se identifican como beneficios tangibles que generan bienestar, como por ejemplo el alimento o la producción de madera (de Groot et al. , 2002; MADS & Instituto Humboldt, 2017). Integrando los servicios que prestan los ecosistemas junto con la toma de decisiones de los actores involucrados en la conservación de la biodiversidad, tenemos que es importante comprender y cuantificar la forma en que los ecosistemas proporcionan los servicios, valorar esos servicios, incorporar los servicios ecosistémicos en la planeación y el manejo de la conservación y financiar el uso sostenible de los servicios que prestan los ecosistemas (de Groot et al. , 2002; Polasky, 2008; Caro & Torres, 2015). Un aspecto importante sobre el estudio de los servicios ecosistémicos es que muchas personas se benefician de ellos sin darse cuenta, esto se debe al poco conocimiento de cómo se producen, mantienen y se ven afectados por los cambios abióticos y cómo se relacionan con los niveles de biodiversidad (Fisher & Christie, 2010).Desde las ciencias naturales, sociales y ambientales se ha venido observando un incremento en el interés por los servicios ecosistémicos con el fin de aplicarlos en decisiones tanto políticas como de gestión ambiental (Troy & Wilson, 2006). Por lo tanto, la integración desde un enfoque ecológico, social y económico a través del concepto de servicios ecosistémicos, nos permite entender mejor el vínculo entre las sociedades que demandan el servicio para su bienestar y el funcionamiento del ecosistema como proveedor del servicio (Caro & Torres, 2015). Por medio de una valoración sociocultural pueden identificarse los beneficiarios de los servicios ecosistémicos, la importancia que las personas le dan a los servicios ecosistémicos y quiénes habitan los espacios que los proveen (Cowling et al. , 2008). Si se reconoce y se valora a los ecosistemas como activos proveedores de servicios a la población, buscando asegurar que su contribución al bienestar sea registrada por indicadores económicos, la contabilización de los ecosistemas se puede ofrecer junto con información geográfica y datos socio-económicos, como un marco útil para colectar y analizar datos que apoyen la evaluación en la producción y uso de sus servicios (Tamayo, 2014)

El uso de hongos micorrizicos arbusculares como una alternativa para la agricultura

Los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) son organismos del sueloque viven simbióticamente con la mayoría de plantas. Ellos les aportanbeneficios, dándoles ventajas con respecto a las plantas no micorriza-das, como por ejemplo facilitándole a la planta la toma de nutrientes debaja disponibilidad o de poca movilidad en el suelo, evitando la acciónde microorganismo patógenos en la raíz, aumentando la tolerancia de laplanta a condiciones de stress abiótico en el suelo, entre otros beneficios.El establecimiento de la simbiosis entre el hongo y la planta lleva a unasecuencia de etapas de reconocimiento causando cambios tanto morfo-lógicos como fisiológicos en los dos organismos que interactúan. Comoherramienta biotecnológica el uso de estos microorganismos es de granimportancia, por lo que se requiere conocer acerca del efecto que lascondiciones físico-químicas del suelo causan en ellos, para lograr un mejorbeneficio en la agricultura. Se puede hablar de especificidad entre HMA yhospederos debido a la respuesta de los HMA a las condiciones edáficasdel suelo y a otras características, como el metabolismo de las plantas,la arquitectura de la raíz y las estrategias ecológicas de los hongos. Eluso de HMA en la agricultura contribuye a mejorar el nivel nutricional de laplanta, sin embargo, la condición de monocultivo en los agroecosistemas,puede estar causando una disminución en la diversidad de HMA y comoconsecuencia, estos microorganismos podrían estar brindando un efectoaunque benéfico, limitado a los hospederos

Biological N2 fixation and diversity of diazotrophic bacteria in a Restinga Forest

Diazotróficos de vida-livre podem ser encontradas associadas à filosfera, dermosfera e rizosfera das espécies vegetais. Alguns dados sugerem que a fixação biológica de N2 (FBN) por bactérias assimbióticas representa uma entrada importante de nitrogênio nos ecossistemas tropicais, variando com as espécies vegetais e nas diferentes partes da planta. O presente trabalho teve como objetivos estimar a quantidade de N2 fixado de forma assimbiótica na filosfera, dermosfera e rizosfera sobre a copa das espécies vegetais Guapira oposita e Euterpe edulis, e avaliar a diversidade das bactérias assimbióticas, através da análise do gene rRNA 16S, em uma Restinga ,em Ubatuba, SP. O estudo foi realizado no Parque Estadual da Serra do Mar, Núcleo Picinguaba, em épocas de baixa e alta pluviosidade. A atividade da nitrogenase foi determinada pela técnica de redução do acetileno e as concentrações de etileno foram determinadas por cromatografia gasosa. A diversidade de bactérias que habitam filosfera, dermosfera e solo foi acessada por pirosequenciamento da região V4 do gene rRNA 16S. A maior fixação de N foi observada na dermosfera de E. edulis nas duas épocas de coleta (175,1± 53,4 ng cm-2 h-1; 97,2 ± 21 ng cm-2 h-1), as taxas de fixação de N mais baixas foram observadas no solo. Na época de alta pluviosidade, a FBN na filosfera de G. oposita (52,0 ± 12 ng cm-2 h-1) foi significativamente maior do que a filosfera de E. edulis (3,6 ± 06 ng cm-2. h-1) e do que no mesmo compartimento mas em diferentes épocas de coleta (7,5 ± 1,3 ng cm-2 h-1). O valor do 15N foi maior no solo onde a fixação de N foi mais baixa. Na filosfera e na dermosfera, a relação C/N foi mais baixa quando a FBN foi mais alta. A FBN no solo e serrapilheira de restinga apresentou grande variação espacial, com locais de alta atividade. As 188629 sequências obtidas foram agrupadas em 16727 Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs), distribuídos em 35 filos. Os principais filos detectados foram Proteobacteria (38%) e Acidobacteria (12%). As classes Alphaproteobacteria e Gammaproteobacteria foram as mais abundantes nos três compartimentos. Potenciais fixadores de N foram detectados nas classes Alpha Beta e Gammaproteobacteria. A abundância de cianobacterias fixadoras de N na filosfera e na dermosfera foi baixa, indicando que outros diazotróficos também colonizam esses ambientes e contribuem com a FBN.Free-living N2 fixing bacteria can be found associated with the phyllosphere, bark and rizosphere of the diferent plant species. Some data suggest that biological N2 fixation (BNF) by free-living bacteria represents an important input of nitrogen in tropical ecosystem, varying with the plant species and in different parts of the plant. This study aimed to estimate the amount of N2 fixed in the phyllosphere, bark and soil under the canopy of Guapira opposite and Euterpe edullis, and evaluate the diversity of bacteria through the sequencing of the 16S rRNA gene analysis, the phyllosphere, bark and soil in a Restinga area, Ubatuba, SP. The study was conducted in the Parque Estadual da Serra do Mar, Núcleo Picinguaba in seasons of low and high rainfall. Nitrogenase activity was determined by the acetylene reduction assay (ARA) and ethylene concentrations were determined by gas chromatography. The diversity of bacteria in the phyllosphere, bark and soil was accesed using pyrosequencing of the 16S rRNA V4 region. The bark of Euterpe edullis was higher at both sampling times (175,1±53,4 ng. cm-2. h-1, 97,2±21 ng. cm-2. h-1). The BNF rates were lower in soil. In high rainfall conditions, the BNF in the phyllosphere of Guapira opposite increased significantly (52,0±12 ng. cm-2. h-1) when compared with Euterpe edullis (3,6 ± 06 ng. cm-2. h-1) and Guapira opposite (7,5 ± 1,3 ng. cm-2. h-1) phyllosphere. The value of 15N was higher in the soil where the rates of FBN was lower. In the phyllosphere and bark, C/N was lower when BNF was higher. BNF in soil great spatial variation with areas of high activity. The 18.629 sequences obtained were grouped into 16.727 Operational Taxonomic Units (OTUs) distributed in 35 phyla. The main phyla Proteobacteria represented 38% of the OTUs and Acidobacteria 12% of the UTOs. The classes Alphaproteobacteria and Gammaproteobacteria were the most abundant in the three compartmens. Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria and Gammaproteobacteria were the main potential N-fixers. The abundance of nitrogen-fixing Cyanobacteria in the phyllosphere and bark was low, indicating that others diazotrophics also colonize these environments and contribute with BNF

Ecological networks in bacterial communities of phyllosphere, dermosphere and rhizosphere of tree species of the Atlantic Forest

A Mata Atlântica é uma floresta tropical úmida considerada um \"hotspot\" de biodiversidade e endemismo. É uma das florestas mais antigas do mundo e uma das maiores florestas da América, abrangendo aproximadamente 150 milhões de hectares em condições ambientais altamente heterogêneas. Estudos em diferentes ambientes da Mata Atlântica, nos núcleos de Picinguaba e Santa Virginia no Parque Estadual da Serra do Mar (PESM), têm sido realizados para determinar a diversidade de espécies e alterações da estrutura das comunidades de bactérias, tanto na filosfera, quanto na dermosfera e solo rizosférico. No entanto, pouco se sabe sobre as funções ecológicas dessas bactérias, e sobre as interações ecológicas entre as comunidades microbianas e os ambientes onde se desenvolvem. Assim o objetivo desse trabalho foi explorar as interações entre as comunidades microbianas da filosfera, dermosfera e solo coletado sobre a projeção da copa de duas espécies arbóreas da Mata Atlântica ao longo de um gradiente altitudinal, usando análises de co-ocorrência, a partir dos dados obtidos por pirosequenciamento da região V4 do gene rRNA 16S de bactérias, para determinar padrões de associações de bactérias em diferentes níveis taxonômicos em cada microambiente. Para esse estudo, foi proposta a hipótese de que mesmo que as condições ambientais sejam diferentes em cada tipo de floresta (gradiente altitudinal), pode existir grupos de bactérias específicos que co-ocorrem na filosfera, dermosfera ou solo das plantas, funcionando como taxons chaves na estruturação das comunidades bacterianas. Com base do sequenciamento dos genes rRNA 16S, as comunidades bacterianas associadas à filosfera e dermosfera de E. edulis e G. opposita nas diferentes florestas foram mais similares entre si do que as do solo. Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes e Proteobacteria foram mais abundantes em todos os microambientes estudados. Diferenças nas estruturas das comunidades bacterianas na filosfera, dermosfera e solo foram observadas ao longo do gradiente altitudinal, independente da espécie de planta. Na floresta de terras baixas, a comunidade bacteriana associada à filosfera foi mais similar entre E. edulis e G. opposita. No solo, a comunidade bacteriana foi mais similar dentro de cada tipo de floresta do que entre florestas, sugerindo um efeito da fisionomia da floresta nas comunidades de bactérias dos solos. Explorando as redes de co-ocorrência das comunidades bacterianas em cada microambiente observou-se que no nível de UTOs, cada microambiente têm diferentes táxons chaves que podem regular as interações ecológicas da comunidade. Embora táxons chaves não representam as UTOs mais abundantes em cada microambiente, eles pertencem, predominantemente às classes Alphaproteobacteria e Gammaproteobacteria, sugerindo que na filosfera, dermosfera e solo o core microbioma não pode ser definido ao nível de UTO, mas possivelmente a níveis taxonômicos mais elevados representando grandes grupos microbianos que apresentam funções redundantes.The Atlantic Forest is a rainforest considered a hotspot of biodiversity and endemism. It is one of the oldest forests in the world and one of the largest forests of America, covering approximately 150 million hectares in highly heterogeneous environmental conditions. Studies in different environments of the Atlantic forest, in the Picinguaba and Santa Virginia areas in the Serra do Mar State Park (PESM) have been conducted to determine the species diversity and changes in the structure of the bacterial communities in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere. However, little is known on the ecological functions of these bacteria, and on the ecological interactions between microbial communities and the environment in which they develop. The aim of this study was to explore the interactions between the microbial communities of the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere of two tree species of the Atlantic Forest along an altitudinal gradient. Co-occurrence analysis based on data obtained by pyrosequencing of the 16S rRNA gene V4 region of bacteria to determine patterns of bacterial associations in different taxonomic levels in each microenvironment. For this study, the hypothesis that even if the environmental conditions are different in each type of forest (altitudinal gradient), there may be specific groups of bacteria that co-occur in the phyllosphere, dermosphere or rhizosphere, functioning as keystone taxa in the bacterial communities. Based on the sequencing of 16S rRNA genes, bacterial communities associated with the E. edulis and G. opposita phyllosphere and dermosphere in different forests were more similar to each other than the rhizosphere. Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria and Bacteroidetes were the more abundant taxa in all studied microenvironments. Differences in the bacterial community structures in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere were observed along the altitudinal gradient, regardless of the plant species. In the lowland forest, the bacterial community associated with the phyllosphere was more similar between E. edulis and G. opposita. The rhizosphere bacterial community was more similar within each forest type than between forests, suggesting an effect of the forest physiognomy on the bacterial communities of the rhizosphere. Exploring the co-occurrence networks in the bacterial communities of each microenvironment it was observed that at the OTU level each microenvironment has different keystoine taxa that may regulate the ecological interactions in the community. Although the keystone taxa do not represent the most abundant OTUs in each microenvironment, they belong predominantly to Alphaproteobacteria and Gammaproteobacteria classes, suggesting that in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere the core microbiome cannot be determined at the OTU level, but possibly at higher taxonomic levels representing microbial groups having redundant functions

El uso de hongos micorrizicos arbusculares como una alternativa para la agricultura

Los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) son organismos del sueloque viven simbióticamente con la mayoría de plantas. Ellos les aportanbeneficios, dándoles ventajas con respecto a las plantas no micorriza-das, como por ejemplo facilitándole a la planta la toma de nutrientes debaja disponibilidad o de poca movilidad en el suelo, evitando la acciónde microorganismo patógenos en la raíz, aumentando la tolerancia de laplanta a condiciones de stress abiótico en el suelo, entre otros beneficios.El establecimiento de la simbiosis entre el hongo y la planta lleva a unasecuencia de etapas de reconocimiento causando cambios tanto morfo-lógicos como fisiológicos en los dos organismos que interactúan. Comoherramienta biotecnológica el uso de estos microorganismos es de granimportancia, por lo que se requiere conocer acerca del efecto que lascondiciones físico-químicas del suelo causan en ellos, para lograr un mejorbeneficio en la agricultura. Se puede hablar de especificidad entre HMA yhospederos debido a la respuesta de los HMA a las condiciones edáficasdel suelo y a otras características, como el metabolismo de las plantas,la arquitectura de la raíz y las estrategias ecológicas de los hongos. Eluso de HMA en la agricultura contribuye a mejorar el nivel nutricional de laplanta, sin embargo, la condición de monocultivo en los agroecosistemas,puede estar causando una disminución en la diversidad de HMA y comoconsecuencia, estos microorganismos podrían estar brindando un efectoaunque benéfico, limitado a los hospederos

MICORRIZA ARBUSCULAR Y SU EFECTO EN PLÁNTULAS DE Elaeis guineensis (Palmaceae) CON ALTO NIVEL DE FÓSFORO EN EL SUELO

Los hongos micorrizicos arbusculares (HMA) facilitan la absorción de nutrientes a las plantas hospederas, por esta razón estos microorganismos cumplen un rol fundamental en el funcionamiento de los agroecosistemas. Con el fin de evaluar el efecto que tienen los HMA nativos y foráneos en Elaeis guineensis se realizó este experimento. Plantas de tres meses de edad fueron sometidas a cuatro tratamientos: IN, IF, Mixto y Testigo. Se evaluó peso seco total de la planta, peso seco raíz, peso seco parte aérea de la planta, altura de la planta, tasa de crecimiento relativo, porcentaje de colonización y número de esporas. Se hicieron tres muestreos, uno inicial, uno a los 45 días y otro a los 90 días. Los datos fueron analizados mediante un ANOVA o Kruskall-Wallis según el comportamiento de los datos, seguido de un test de medias de Duncan o un test modificado de Tuckey para datos no paramétricos. Se presentaron diferencias significativas en el número de esporas entre los tratamientos IN, IF, Mixto y el Testigo y entre IN y Mixto a los 45 días. En el porcentaje de colonización se observaron diferencias entre los tratamientos IF y Testigo a los 45 días. A los 90 días entre todos los tratamientos con respecto al testigo. A pesar de que el nivel de P en el suelo fue alto, también lo fue el porcentaje de colonización en las dos épocas evaluadas. A través del tiempo el tratamiento IN funcionó mejor en las condiciones edáficas del suelo usado en este experimento

Biofertilización nitrogenada como aporte a la sustentabilidad de la agricultura colombiana

El nitrógeno (N) es el nutriente más importante en términos de consumo de fertilizantes. La excesiva adición de N a través de fertilizantes y sus efectos nocivos en el ambiente es preocupación de científicos, ambientalistas, gobiernos, industria y cuerpos internacionales. El fortalecimiento en investigación y aprovechamiento de la fijación biológica de nitrógeno (FBN) gana espacio como alternativa de agricultura sustentable a nivel global. En esta investigación se encontró que la interacción de bacterias fijadoras de nitrógeno (diazotróficas) con diversos cultivos ha sido tema de investigación a nivel mundial, debido al potencial biotecnológico evidenciado en el aumento de la productividad y posibilidad de reducción en costos tanto de producción como ambientales. En Colombia poco uso se hace de biofertilizantes nitrogenados, de acuerdo al DANE, 80% de agricultores usan fertilizantes de síntesis química, principalmente urea. Brasil, gran consumidor de este fertilizante y de alta producción agrícola, hace grandes esfuerzos de inversión en ciencia y tecnología enfocados hacia la producción de biofertilizantes nitrogenados, logrando significativa disminución en costos de producción principalmente en soya, donde el ahorro de fertilizantes de síntesis química ha sido del orden de 10.3 billones de dólares anuales (EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária). Este centro investigativo plantea intensificar la investigación científica para en 2020 suministrar biofertilizantes que reduzcan los niveles de fertilizantes de síntesis química. Se concluye que este camino podría iniciarse en Colombia como una posibilidad para el crecimiento sustentable del agro, contextualizado en cultivos de interés para la economía colombiana