Metagenoma y diversidad microbiana de la rizosfera de quercíneas del espacio protegido de Sierra Nevadaefecto del gradiente altitudinal y de un incendio forestal

Resumen

Las bacterias constituyen el grupo más abundante y diverso de los microorganismos que habitan los suelos. Su gran versatilidad funcional les confiere un papel clave en los distintos ciclos biogeoquímicos de los elementos. El estudio de su intervención en el ciclo del C ha cobrado gran fuerza en los últimos años, pues el suelo es el principal reservorio de este elemento. Los estudios sobre la disminución de la pérdida de C y N de los suelos en forma gaseosa tienen un enorme interés para conseguir una mitigación de los efectos del Cambio Climático, impulsado principalmente por la desproporcionada acumulación atmosférica de gases de efecto invernadero como son CO2, CH4 y N2O. El estudio de las comunidades microbianas nos permite conocer la calidad que tienen nuestros suelos y su tasa de producción y retención de dichos gases de efecto invernadero. Además, en la rizosfera las comunidades microbianas desarrollan un juego de actividades metabólicas muy amplias, lo que les ayuda a interaccionar con las plantas. Las funciones de los microorganismos rizosféricos son poco conocidas y su descubrimiento ha dado lugar a grandes avances tanto en biotecnología como en biomedicina. Aun así, más del 99 % de estos microorganismos no son cultivables con los medios disponibles actualmente lo que ha limitado los estudios taxonómicos y funcionales de estos organismos. Con las actuales tecnologías de secuenciación masiva, tecnologías CGS, es posible conocer estas comunidades microbianas a una profundidad antes impensable temporal y económicamente. De modo que, estos nuevos estudios nos permiten buscar bioindicadores microbianos de los cambios ambientales que sufren algunas formaciones boscosas, por efecto del Calentamiento Global, como los bosques de quercíneas del Espacio Natural de Sierra Nevada. Así como buscar bioindicadores microbianos de los efectos de los incendios forestales y conocer la calidad y la tasa de recuperación de los suelos quemados. Los resultados de este trabajo no muestran un efecto en las comunidades microbianas por el gradiente altitudinal, pues las diferencias climáticas no fueron substancialmente diferentes entre los pisos bioclimáticos evaluados. Pero se observó un efecto de la cobertura vegetal que distinguió la distinta composición y estructura de las comunidades microbianas propias del robledal maduro, de las del robledal inmaduro o en expansión y de las zonas de alta montaña sin robles. Siendo el efecto más patente en estas características diferenciales la influencia rizosférica del roble en la que dominan algunas familias del phylum Proteobacteria como las familias Bradyrhizobiaceae, Sphingomonadaceae, Hyphomicrobiaceae y Caulobacteraceae y algunas familias del phylum Actinobacteria como son las familias Nocardioidaceae y Mycobacteriaceae. Junto con una mayor diversidad en las comunidades no rizosféricas dominadas por familias de phyla muy diversos como la familia Gemmatimonadaceae del phylum Gemmatimonadetes, la familia Planctomycetaceae del phylum Planctomycetes, las familias Conexibacteraceae y Geodermatophilaceae ambas del phylum Actinobacteria y Gp7 del phylum Acidobacteria. En este estudio se observó una comunidad microbiana propia de la rizosfera de quercíneas sin diferencias substanciales entre robles y encinas. Se trata de una comunidad muy rica con más de 5.000 especies procarióticas en la que todas ellas están constituidas por un número bastante similar de individuos, aunque las familias bacterianas más abundantes en estas comunidades rizosféricas pertenecen a los phyla Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes, Verrucomicrobia y Planctomycetes, siendo uno de los grupos más abundantes un conjunto de bacterias desconocidas actualmente que no se pudieron asignar a ningún phyla conocido. Los incendios forestales constituyen uno de los principales factores reductores de la diversidad taxonómica y funcional de las comunidades microbianas de los suelos. Se han evaluado las comunidades microbianas asociadas a encinas 3 y 6 años después de un incendio forestal, acontecido en el año 2005 en el Espacio Natural de Sierra Nevada. Este estudio nos ha permitido conocer la evolución de dichas comunidades en el proceso de recuperación y cuáles son los grupos bacterianos clave en dicho proceso. Siendo los géneros del phylum Actinobacteria Arthrobacter, de la familia Micrococcaceae, y Blastococcus, de la familia Geodermatophilaceae, los mejor adaptados en los suelos quemados y el género Bradyrhizobium, del phylum Proteobacteria, el más afectado de forma negativa. El estudio del pan¿genoma del género Arthrobacter nos permite conocer qué funciones le permiten una mejor adaptación a las condiciones cambiantes de un suelo alterado por el incendio forestal. En este caso, la enzima de cuyo gen se obtuvieron más secuencias del DNA de la población de este género fue una peroxidasa del grupo hemo. Estas hemo peroxidasas no solo permiten a Arthrobacter mantenerse gracias a la degradación de compuestos lignocelulósicos como fuente alternativa de carbono sino que además, presentan un gran interés biotecnológico en la gestión de residuos de difícil degradación, como lo son aquellos ricos en lignina.