Microbiota bacteriana asociada al cultivo de tomate: caracterización y selección de bacterias promotoras del crecimiento vegetal

En Argentina el cultivo de tomate es el segundo cultivo hortícola más producido y que ocupa el primer lugar entre las hortalizas cultivadas bajo cubierta en invernadero, concentrando su producción principalmente en el Cinturón Hortícola de La Plata. Este es un cultivo con considerables exigencias nutricionales que normalmente son suplidas por fertilizantes químicos, sumado al tratamiento común con fitosanitarios ya que presentan numerosas plagas y enfermedades. En los últimos años, el acelerado proceso de degradación del suelo debido a la implementación de prácticas agrícolas intensivas ha llevado a una necesidad de investigación y desarrollo de prácticas más sustentables. Teniendo en cuenta que las plantas están naturalmente colonizadas por comunidades bacterianas ubicadas en la rizosfera, la filosfera y endosfera, y que muchas de estas bacterias juegan papeles cruciales en la salud y el crecimiento de las plantas, se enfocó el interés en el conocimiento de la microbiota bacteriana asociada al cultivo de tomate con el objetivo general de poder aprovechar sus servicios ecosistémicos para proporcionar soluciones sustentables a los desafíos agrícolas actuales. Aún es escasa la información en relación a la microbiota de órganos tanto aéreos y subterráneos así como de rizosfera y de suelo asociados a las plantas de tomate cultivadas en el CHP en condiciones de producción, en particular de la var. elpida (variedad utilizada por los productores de la región), que resultó de interés como planta modelo para el estudio ecológico y de bioprospección de las comunidades bacterianas asociadas, haciendo uso de técnicas dependientes e independientes de cultivo (moleculares). Los resultados proporcionaron una caracterización completa y detallada de las comunidades bacterianas asociadas a rizosfera y endosfera de raíz, tallo y fruto de plantas de tomate variedad elpida, encontrando que la abundancia, estructura, composición y funcionalidad de las comunidades bacterianas asocia-das tuvieron como principal determinante al microhábitat. Las prácticas agrícolas continuas comúnmente empleadas en la actividad hortícola del CHP (labranza refinada, fertilización química/fertirriego, uso de agroquímicos, enmiendas orgánicas, monocultivo) tuvieron impactos tanto negativos como positivos sobres las características físico-químicas del suelo, cuyo resultado combinado no se tradujo en la modificación de las propiedades emergentes, sino en el cambio en los perfiles taxonómicos de las comunidades bacterianas de suelo y rizosfera. Además, los cambios en las comunidades bacterianas de suelo y rizosfera por efecto del sitio, no evidenciaron modificaciones en las comunidades de endosfera de plantas cultivadas en cada uno de ellos, sugiriendo que las plantas de tomate son un hospedero robusto de sus comunidades bacterianas de endosfera. Por otro lado, los estudios de bioprospección evidenciaron que las plantas de tomate son un reservorio natural de diversas bacterias cultivables, muchas de las cuales pudieron ser aisladas y caracterizadas, exhibiendo múltiples rasgos PGPB: los aislamientos bacterianos seleccionados demostraron su efecto antagonista y promotor del crecimiento vegetal en ensayos in vivo.Facultad de Ciencias Exacta

MICROBIOTA BACTERIANA ASOCIADA AL CULTIVO DE TOMATE: CARACTERIZACIÓN Y SELECCIÓN DE BACTERIAS PROMOTORAS DEL CRECIMIENTO VEGETAL

El Cinturón Hortícola Platense concentra una de las mayores superficies del país con cultivos bajo cubierta. Las principales hortalizas cultivadas son en orden de importancia: tomate, apio, lechuga y pimiento. Su producción se caracteriza por su alta intensividad, lo que trae aparejado ciertos problemas como la aparición de plagas, enfermedades y degradación de los suelos, con un uso elevado de agroquímicos. En este contexto, resulta de importancia el empleo de tecnologías que favorezcan la producción hortícola y que reduzcan el impacto ambiental que producen los agroquímicos además de proteger la biodiversidad de estos agroecosistemas. Entre estas tecnologías sustentables, una de las más prometedoras son los inoculantes –productos tecnológicos cuyo principio activo es un microorganismo vivo– formulados a base de bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB, del inglés Plant Growth Promoting Bacteria), debido a su seguridad (recrean interacciones naturalmente existentes), su eficiencia y el menor costo de los mismos. Es por ello que el objetivo planteado en esta tesis doctoral es contribuir a la sustentabilidad del Cinturón Hortícola de La Plata mediante la caracterización de la microbiota bacteriana asociada a plantas de tomate cultivadas en la región. Particularmente se caracterizarán las comunidades bacterianas de suelo, rizosfera y endófitas –que se localizan en tejidos internos del vegetal– de raíz, tallo y fruto, diferenciando dos establecimientos: (i) un establecimiento con una larga historia productiva (+25 años de horticultura) y (ii) otro establecimiento en el cual se incorporó una superficie de pastizal natural y se realizó el primer cultivo de tomate. Esta caracterización de las comunidades bacterianas se abordará por un lado utilizando técnicas de biología molecular para realizar una caracterización más exhaustiva de las comunidades bacterianas asociadas a este cultivo (ya que comprende tanto a las bacterias cultivables y no cultivables), buscando realizar un análisis comparativo de ambos establecimientos para determinar el impacto de la acumulación de tantos años de actividad hortícola en las comunidades bacterianas asociadas al cultivo de tomate. Por otro lado, desde el enfoque de la microbiología clásica, se obtendrán aislamientos bacterianos en medios de cultivo nutritivos buscando generar una colección de cepas que serán caracterizadas y posteriormente seleccionadas en base a sus capacidades para promover el crecimiento y desarrollo vegetal, con la intención de obtener un microorganismo adaptado a las condiciones de nuestra región y que pueda ser empleado como un bioinsumo agrícola ya sea actuando como biofertilizante, fitoestimulante o biocontrolador

Tracking and plant growth-promoting effect of Paraburkholderia tropica MTo-293 applied to Solanum lycopersicum

Paraburkholderia tropica MTo-293 was applied as an experimental bio-input to Solanum lycopersicum (tomato) cv. Platense. Different plant growth systems and inoculation strategies were tested to evaluate P. tropica plant colonization at the seedling stage (growth chamber) using culture-dependent and -independent techniques. The effect of P. tropica on plant growth was evaluated in the growth chamber and greenhouse (productive stage) by biomass accumulation and fruit production, respectively. P. tropica was able to colonize the surface and inner root and stem of tomato seedlings regardless of the inoculation strategy—at sowing and/or before transplanting—showing the competitive nature of P. tropica in nonsterile substrate systems. A nested polymerase chain reaction was validated to track P. tropica in tomato plants even in the inner stem with endophytic P. tropica populations of less than 102 CFU g–1 of fresh weight. Efficient colonization of P. tropica correlated with a positive effect on tomato growth when applied at sowing and/or before transplanting: plant growth promotion was observed not only at the seedling stage but also at productive stages improving crop yield in two different seasons. To our knowledge, this report is the first to track and evaluate the plant growth-promoting effect of P. tropica MTo-293 in tomato plants grown in nonsterile substrate systems.Fil: Vio, Santiago Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Bernabeu, Pamela Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Garcia, Sabrina Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Galar, Maria Lina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Luna, Maria Flavia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentin

Del suelo a la endorizosfera: microbiota bacteriana asociada a plantas de tomate

De los diferentes microorganismos que habitan el suelo, las bacterias son los más comunes. Tanto el número como el tipo de bacterias que se encuentran en los suelos están influenciados por diversos factores: variables ambientales, características del suelo, así como número y tipo de planta que se encuentre en esos suelos ya que, entre otras cosas, generan una rizósfera particular. Las plantas utilizan los suelos como un proveedor de bacterias endófitas muchas de las cuales cumplen funciones muy importantes en la planta. Esta microbiota bacteriana endófita se modificará más o menos al cambiar de suelo. No obstante, en general el genotipo/especie vegetal tiene un mayor peso en esta selección. Por otro lado, la microbiota en la endosfera de la raíz comúnmente es menos diversa que la microbiota de la rizósfera y del bulk del suelo. En este trabajo se caracterizaron las comunidades bacterianas de bulk de suelo, de rizósfera y de rizoendósfera de plantas de tomate híbrido Elpida cultivadas bajo cubierta en dos establecimientos del Cinturón Hortícola de La Plata (Argentina): Establecimiento-1, un lote con amplio historial productivo de tomate y Establecimiento- 2 con un lote nunca antes cultivado y su primer cultivo de tomate.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale

Assessment of bacterial inoculant formulated with <i>Paraburkholderia tropica</i> to enhance wheat productivity

Paraburkholderia tropica is an endophytic nitrogen-fixing bacterium isolated from the rhizosphere, rhizoplane, and internal tissues of sugarcane and corn plants in different geographical regions. Other plant-growth-promoting abilities, such as phosphate solubilization and antifungal activity, have also been reported for this bacterium. With an aim at investigating the potential use of P. tropica as an inoculant for improving the performance of wheat crop, in this work we evaluated an experimental inoculant formulated with P. tropica MTo-293 with respect to root colonization, the practical aspects of its application, and the effects under field conditions when applied to wheat seeds. Bacterial colonization was monitored by culture dependent techniques and the wheat yield determined by quantifying the total grain production in two different seasons. Rhizoplane and endophytic colonization in wheat roots was achieved efficiently (on average, 8 and 4 log colony-forming units/g fresh weight, respectively) even at relatively low concentrations of viable bacteria in the inoculum under controlled conditions. P. tropica was compatible with a widely used fungicide, maintained viability for 48 h once applied to seeds, and was also able to colonize wheat roots efficiently. Furthermore, we were able to formulate an inoculant that maintained bacterial viability for relatively long time periods. Preliminary field assays were realized, and even though the average yields values for the inoculated treatments remained above the uninoculated ones, no significant effects of inoculation were detected with or without fertilization. The correct physiologic behavior of P. tropica suggests the necessity to continue with field experiments under different conditions.Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriale

Assessment of bacterial inoculant formulated with Paraburkholderia tropica to enhance wheat productivity

Paraburkholderia tropica is an endophytic nitrogen-fixing bacterium isolated from the rhizosphere, rhizoplane, and internal tissues of sugarcane and corn plants in different geographical regions. Other plant-growth-promoting abilities, such as phosphate solubilization and antifungal activity, have also been reported for this bacterium. With an aim at investigating the potential use of P. tropica as an inoculant for improving the performance of wheat crop, in this work we evaluated an experimental inoculant formulated with P. tropica MTo-293 with respect to root colonization, the practical aspects of its application, and the effects under field conditions when applied to wheat seeds. Bacterial colonization was monitored by culture dependent techniques and the wheat yield determined by quantifying the total grain production in two different seasons. Rhizoplane and endophytic colonization in wheat roots was achieved efficiently (on average, 8 and 4 log colony-forming units/g fresh weight, respectively) even at relatively low concentrations of viable bacteria in the inoculum under controlled conditions. P. tropica was compatible with a widely used fungicide, maintained viability for 48 h once applied to seeds, and was also able to colonize wheat roots efficiently. Furthermore, we were able to formulate an inoculant that maintained bacterial viability for relatively long time periods. Preliminary field assays were realized, and even though the average yields values for the inoculated treatments remained above the uninoculated ones, no significant effects of inoculation were detected with or without fertilization. The correct physiologic behavior of P. tropica suggests the necessity to continue with field experiments under different conditions.Fil: Bernabeu, Pamela Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Garcia, Sabrina Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Lopez, Ana Clara. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales. Departamento de Bioquímica Clínica. Laboratorio de Biotecnología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vio, Santiago Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Carrasco, Natalia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Boiardi, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Luna, Maria Flavia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentin

Paraburkholderia tropica as a plant-growth–promoting bacterium in barley: characterization of tissues colonization by culture-dependent and -independent techniques for use as an agronomic bioinput

Aims Characterization of barley-tissue–colonization efficiency (Hordeum vulgare L.) by Paraburkholderia tropica MTo-293 after seed inoculation was studied in two plant-growth systems: (1) in flasks with semisolid agar-containing sterile medium, as a suitable environment to study plant-bacteria interaction and also optimize molecular-biology techniques, and (2) in a potsubstrate system as an approach to understand their potential behavior as bioinput. Methods Culture-dependent techniques were implemented to quantify surface and endophytic bacterial populations in plant tissues. Culture-independent techniques were employed to detect and localize the inoculated bacteria in tissue samples along with evaluating the biofilm-forming capability by epifluorescent, confocallaser-scanning, and scanning-electron microscopy. Plant-growth parameters were measured to evaluate the effects of the inoculated bacteria on the development of the barley plants. Results Paraburkholderia tropica grew as a biofilm on both abiotic and biotic surfaces and efficiently colonized barley roots and stems in plants grown in flasks in presence of other microorganisms. The bacteria was localized on root surfaces, hairs, and central-cylinder areas. Paraburkholderia tropica also colonized the roots and stems in plants grown in the pot-substrate system. Although no endophytic root colonization occurred, the presence of the inoculated bacteria improved the aerial weight. A nested PCR detected P. tropica in the tissue samples. Conclusions Paraburkholderia tropica MTo-293 was characterized as an efficient biofilm-forming and barley-tissue–colonizing bacterium despite the presence of other microorganisms, but root endophytic colonization resulted dependent on the plant-growth system. Molecular-biology techniques were optimized, and also, its presence was correlated with plant-growth–promoting activity.Fil: Garcia, Sabrina Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Bernabeu, Pamela Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Vio, Santiago Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Cattelan, Natalia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: García, Julia Elena. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola; ArgentinaFil: Puente, Mariana Laura. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola; ArgentinaFil: Galar, Maria Lina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Prieto, Claudia Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Luna, Maria Flavia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentin