Las comunidades microbianas que viven naturalmente en las hojas y los tallos de las plantas de tomate se pueden manipular para suprimir enfermedades que reducen la productividad, según investigadores de Penn State, lo que ofrece la esperanza de que algún día los productores puedan aplicar estas mezclas de bacterias y hongos para proteger las plantas y mejorar las cosechas.
por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania
En un nuevo estudio que involucró un invernadero lleno de cuatro líneas de plantas de tomate jóvenes que representaban diferentes tratamientos y grupos de control, los investigadores repetidamente «pasaron» o transfirieron microbios, inicialmente recolectados de hojas de plantas de tomate sanas en el campo, de una planta a otra, las cuales fueron posteriormente inoculadas con el patógeno de la mota bacteriana.
Después de múltiples transferencias o pases de los microbios, los síntomas de la enfermedad, como lesiones de color marrón a negro en las hojas, comenzaron a disminuir y, en el noveno pase, se redujeron a casi la mitad.
Este descubrimiento tiene implicaciones más allá del tomate e incluso de las plantas vegetales, sugirió Kevin Hockett, profesor asistente de ecología microbiana en la Facultad de Ciencias Agrícolas, quien es coautor del artículo de investigación. El objetivo, dijo, es desarrollar un proceso que permita a los productores emplear comunidades microbianas en el campo.
«Estamos tratando de encontrar una manera de utilizar los ecosistemas naturales en los campos para beneficiar a los agricultores y prevenir enfermedades de las plantas, y creo que hay mucho potencial aquí en el futuro», dijo. «Ahora estamos trabajando con enfermedades bacterianas, pero no veo ninguna razón por la que no podamos probar esto con enfermedades fúngicas y otras enfermedades bacterianas en otros cultivos de hortalizas. Este puede ser un enfoque que se puede aplicar ampliamente y cambiar la forma en que pensamos sobre los controles biológicos, incluso para otros cultivos».
Los efectos supresores de las comunidades microbianas en el suelo sobre las enfermedades de las plantas son bien conocidos, señaló la investigadora principal Hanareia Ehau-Taumaunu, quien se graduará en agosto con un doctorado en fitopatología , pero este fue el primer estudio que mostró que las comunidades microbianas podrían desempeñar un papel similar en la parte aérea de las plantas, en la «filosfera».
Desarrollar comunidades microbianas de la filosfera capaces de suprimir la mota bacteriana del tomate, causada por un patógeno llamado Pseudomonas syringae pv. tomate, o Pto—Ehau-Taumaunu y Hockett rociaron cientos de plantas con las aplicaciones de microbios meticulosamente preparadas seguidas de la inoculación de patógenos—y luego midieron la gravedad de la enfermedad de la planta que se desarrolló. Aquellas plantas con la menor gravedad de la enfermedad se seleccionaron como fuente de la comunidad microbiana en la siguiente ronda de inoculación.
«El paso sucesivo de la comunidad microbiana entre las plantas de tomate fue análogo a la transferencia de microbios de temporada a temporada expuestos repetidamente a Pto, lo que permitió que ocurrieran procesos ecológicos y evolutivos en un corto tiempo», dijo Ehau-Taumaunu. «La acumulación de enfermedades en la filosfera finalmente resultó en la supresión de enfermedades como una respuesta ecológica normal a la presión de los patógenos».
El estudio incluyó un componente de cámara de crecimiento en el que los investigadores trataron con calor las comunidades microbianas para ver si la enfermedad de las motas bacterianas se vería afectada. La eliminación de la comunidad microbiana es una prueba común de supresión de enfermedades. Ese experimento demostró que cuando se eliminaron las comunidades microbianas , los síntomas de la enfermedad de la mota bacteriana empeoraron, lo que indica que los miembros de la comunidad fueron fundamentales en la supresión de la enfermedad.
En los hallazgos publicados recientemente en Phytobiomes Journal , los investigadores informaron que, en general, los pases de invernadero dieron como resultado un aumento en la gravedad de la enfermedad para todas las líneas de pases desde el pase inicial, que alcanzó su punto máximo en los pases cuatro o cinco, seguido de una fuerte disminución que se mantuvo a través de la noveno y último pasaje del estudio.
La pandemia de COVID-19 hizo que realizar la investigación fuera mucho más desafiante y el trabajo más exigente, señaló Ehau-Taumaunu. Realizó los complejos experimentos sin la ayuda de estudiantes de pregrado o posgrado debido a las restricciones destinadas a prevenir la propagación del virus.
«El plan era tener varias manos involucradas en las transferencias, pero resultó que solo yo realicé todo el experimento durante meses», dijo. «Fue desafortunado, porque la investigación habría sido una gran oportunidad de aprendizaje para otros estudiantes en el laboratorio de Hockett, pero estaba haciendo esto en 2020, cuando Penn State estaba comenzando a regresar y poder realizar investigaciones en el campus. Por razones de seguridad, trabajaba solo, ayudado únicamente por los administradores del invernadero».
Más información: Hanareia Ehau-Taumaunu et al, Las comunidades microbianas de la filosfera de paso desarrollan supresión hacia la enfermedad de la mota bacteriana en el tomate,
Phytobiomes Journal (2022). DOI: 10.1094/PBIOMES-05-22-0030-FI
