Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Oxford indica que la domesticación humana de cultivos puede alterar las comunidades de microorganismos asociados con las plantas.
por Gail Preston, Universidad de Oxford
Curiosamente, se descubrió que los eventos de domesticación independientes tenían impactos similares en el microbioma de la planta. Los resultados se han publicado hoy en Current Biology .
El investigador principal, el Dr. Riccardo Soldan (Departamento de Biología, Universidad de Oxford), dijo: «Nuestro estudio proporciona evidencia de que, independientemente de dónde y cómo tuvo lugar la domesticación, las plantas domesticadas tienen comunidades microbianas que las distinguen de sus contrapartes silvestres.
«Este conocimiento es importante porque si sabemos que una determinada especie de cultivo domesticado se asocia constantemente con microbios específicos, algún día podremos diseñar estas comunidades para que produzcan efectos positivos en la planta huésped «.
Dado que los microorganismos pueden tener numerosos efectos beneficiosos en las plantas hospedantes, como mejorar el crecimiento, la tolerancia al estrés y la resistencia a la sequía o a las enfermedades, estos hallazgos podrían, en última instancia, ayudar a fundamentar enfoques basados en microbios para mejorar el rendimiento de los cultivos y la seguridad alimentaria.
Por ejemplo, trabajos anteriores del equipo de investigación sugieren que la domesticación puede haber reducido la capacidad de las plantas de cultivo para reclutar microorganismos que mejoran la resistencia a las enfermedades .
En el nuevo estudio, los investigadores analizaron las comunidades microbianas asociadas con dos especies de cultivos que se sabe que han sido domesticados de forma independiente varias veces en Mesoamérica y Sudamérica: Phaseolus vulgaris (frijol común) y Phaseolus lunatus (frijol lima). Esto significaba que tenían una serie de réplicas de un evento que duró miles de años.
Como los investigadores querían comprender si algún cambio en el microbioma estaba relacionado con rasgos de las plantas que estaban sujetos a selección por parte de los humanos durante la domesticación, se centraron en los microbios asociados con las semillas.
En los cultivos de semillas, como los frijoles, las semillas han sufrido cambios significativos durante la domesticación. Por ejemplo, las semillas de frijol domesticadas son significativamente más grandes en comparación con sus parientes silvestres y tienen diferentes contenidos minerales (relacionados con una mejor calidad de las semillas y propiedades culinarias).
Utilizando enfoques estadísticos y de aprendizaje automático, los investigadores encontraron diferencias significativas en la composición de las comunidades microbianas asociadas con los frijoles de plantas silvestres y domesticadas.
Además, estos cambios en la abundancia y composición del microbioma se correlacionaron con cambios en el contenido mineral de las semillas a lo largo de múltiples eventos de domesticación. En particular, las concentraciones reducidas de calcio en las semillas domesticadas de P. vulgaris, que pueden haber sido seleccionadas como consecuencia de la selección para mejorar sus propiedades culinarias, mostraron una correlación notable con los cambios en la composición del microbioma.
La investigadora principal, la profesora Gail Preston (Departamento de Biología, Universidad de Oxford), comentó: «Nuestros resultados proporcionan evidencia de que las similitudes en las comunidades microbianas de plantas domesticadas de forma independiente pueden explicarse parcialmente por el hecho de que las plantas domesticadas tienen rasgos vegetales muy similares.
«En este caso, los procesos de domesticación independientes que seleccionan semillas más grandes y mejores en dos regiones diferentes de las Américas moldearon el microbioma de la semilla de manera similar. Comprender los factores que dan forma a las comunidades microbianas en plantas silvestres y domesticadas podría abrir oportunidades interesantes para modificar la composición. de microbiomas de cultivos domesticados para aumentar la resiliencia y mejorar la productividad».
En trabajos futuros, el equipo de investigación pretende investigar el efecto de la domesticación en otras características de las plantas y en una gama más amplia de especies de cultivos . Una pregunta clave es si existen rasgos beneficiosos presentes en las especies silvestres que actúen para reclutar un microbioma diverso y promotor de la salud que podría reintroducirse en cultivos domesticados.
Más información: Riccardo Soldan et al, Efectos consistentes de eventos de domesticación independientes en la microbiota vegetal, Current Biology (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2023.12.056
