Aplicación biotecnológica de bacterias rizosféricaselicitación de sistemas defensivos sistémicos en relación con la producción de compuestos con interés farmacológico y alimentario

Resumen

Esta memoria se basa en la hipótesis del papel fundamental que el sistema microbiano asociado al sistema radical de las plantas tiene sobre el metabolismo vegetal y las aplicaciones de los productos. El microbioma rizosférico, es fundamental para que la planta consiga mejorar su adaptación a un ambiente cambiante. En el capítulo 2 se exponen de manera enlazadas hipótesis que pretenden evidenciar el potencial de aplicación de las bacterias asociadas a la planta y las distintas aplicaciones biotecnológicas. En primer lugar, se plantea el uso de la rizosfera como fuente de microorganismos adaptados a la interacción del sistema planta microorganismos. Un sistema en el que la presión selectiva definida por la planta condiciona el tipo de microorganismos, su diversidad y la estructura de las comunidades microbianas que se desarrollan en este ecosistema. Sobre la hipótesis de la capacidad de selección de microorganismos por la planta, se busca una planta que aporte una serie de factores de presión selección. La planta se elige por criterios filogenéticos y metabolismo secundario muy activo. Nicotiana glauca, es una Solanacea, de la familia de especies con interés alimentario, como el tomate, Solanum lycopersicum, la patata, Solanum tuberosum o el pimiento, Capsicum annum. Se selecciona esta planta como sujeto de muestreo rizosférico, en busca de un microbioma cultivable y con aplicaciones por sus aportaciones beneficiosas en la interacción. Seguidamente, sobre las casi mil cepas aisladas de la rizosfera, durante dos años, en tres suelos de características muy diferentes, se realiza un ensayo previo de actividades con potencial para incidir favorablemente sobre la salud de la planta. Las cepas se seleccionan sobre la base de un screening a gran escala en el que se intenta absorber la máxima variabilidad genética de los microorganismos que se desarrollan en el sistema rizosférico de Nicotiana glauca y pasan a estudiarse por su capacidad para inducir resistencia sistémica y efectos sobre el crecimiento en planta de tomate, especie elegida como modelo de trabajo. En una segunda etapa, descrita en el apartado 2.2, una vez comprobada la capacidad de las cepas seleccionadas para proteger a las plantas del ataque de un patógeno modelo, se estudian los factores desencadenantes de la respuesta, y cómo ocurre la transducción de la señal a nivel fisiológico en la planta modelo Arabidopsis thaliana. El conocimiento de los factores capaces de disparar una respuesta defensiva en una panta es fundamental para su posterior manejo. La demostración de una respuesta defensiva mediada por una transducción de señales, con las implicaciones indicadas, permite abordar en los dos siguientes apartados, 2.3 y 2.4, la aplicación de las cepas, de los MAMPs y de los efectores o elicitores metabólicos en la inducción de respuestas mediadas por metabolitos secundarios. Las especies seleccionadas para estudiar el efecto de las bacterias rizosféricas sobre el metabolismo secundario fueron Hypericum perforatum y Glycine max. El desarrollo de estos apartados está orientado a comprobar la capacidad de las cepas bacterianas o sus elicitores para desencadenar respuestas en otras especies, a comenzar la identificación de los elicitores, estructurales o metabólicos, y a determinar la tecnología de aplicación adecuada, en planta o en cultivos celulares. Los resultados obtenidos en estos dos apartados, permite proponer la rizosfera de N. glauca como fuente de microorganismos seleccionados por la planta, la inducción del metabolismo defensivo y o la mejora general del crecimiento, promoción del crecimiento, y proponer como método estructurado de trabajo, la selección de bacterias rizosféricas como fuente de bioefectores capaces de alterar el metabolismo secundario de las plantas, en relación con sus sistemas defensivos y su aprovechamiento para mejorar tanto su capacidad defensiva y adaptativa como sus características nutricionales.