Comparative proteomic and transcriptomic profiling of micromonospora strains associated with legumes

Resumen

La interacción planta-microorganismo es un evento que acontece de manera dinámica y constante en la rizosfera. Estas interacciones planta-microorganismo se han centrado frecuentemente en el estudio de bacterias Gram-negativas y los beneficios o prejuicios que producen en la planta. Sin embargo, en los últimos años ha empezado a abordarse el estudio del comportamiento de bacterias Gram-positivas con respecto a las plantas. Dentro de la gran diversidad microbiana dentro de suelo, destaca el género Micromonospora. Este género perteneciente al filo Actinobacteria formado por bacterias Gram-positivas, está ampliamente distribuido en diferentes ambientes de todo el mundo como suelos, hábitats acuáticos (agua dulce y sedimentos marinos), manglares, lodos e incluso han sido aisladas de muestras de roca arenisca antártica y piedra caliza de cantera. En la última década, Micromonospora ha sido aislada de tejidos vegetales, principalmente de nódulos fijadores de nitrógeno, tanto de plantas actinorizales como leguminosas, y muy puntualmente de otros tejidos. Además, en diferentes trabajos se ha observado que Micromonospora puede actuar como un promotor del crecimiento vegetal, pero también el estudio de su genoma ha revelado varios rasgos genómicos potencialmente involucrados en la interacción planta-bacteria. Los resultados obtenidos a lo largo de la tesis doctoral han proporcionado información sobre la interacción molecular entre Micromonospora y su planta huésped y su capacidad para colonizar diferentes leguminosas y tejidos vegetales. Por lo tanto, podemos responder a las preguntas planteadas al comienzo de la investigación: ¿Se puede aislar a Micromonospora de diferentes tejidos vegetales que no sean nódulos fijadores de nitrógeno? ¿Tiene Micromonospora la capacidad de ingresar y colonizar leguminosas que no sean su huésped original? ¿Pueden los exudados de raíz de las plantas de Lupinus alterar los patrones específicos de expresión génica en Micromonospora e influir en su interacción con el huésped? Los resultados recogidos en la tesis doctoral han demostrado que Micromonospora puede ser aislada de diferentes tejidos vegetales diferentes a los nódulos fijadores de nitrógeno, como raíces, tallos y hojas. Entre las 148 cepas identificadas como especies pertenecientes al género Micromonospora, diferentes miembros de la misma especie se aislaron de diferentes tejidos, lo que indica que una especie no limita su presencia a un solo tipo de tejido vegetal. También se ha demostrado en esta tesis doctoral que Micromonospora no solo es capaz de colonizar los tejidos vegetales de su hospedador original, sino también de diferentes leguminosas. La capacidad de Micromonospora para infectar diferentes especies de leguminosas contrasta con las interacciones simbióticas entre rizobios y leguminosas, y Frankia y plantas actinorrícicas, que son más restrictivas. Además, este trabajo describe el proceso de colonización de Micromonospora en la superficie de la raíz y los pelos radicales hasta su ubicación en los primordios nodulares y los nódulos maduros, junto con la rizobia. Sin embargo, la capacidad de la Micromonospora para colonizar diferentes leguminosas puede deberse a un intercambio de señales entre la planta y la bacteria. Este trabajo exploró cómo los exudados de raíz de una leguminosa como Lupinus albus podrían alterar la expresión de genes y proteínas en varias cepas de Micromonospora. Los perfiles transcriptómicos y proteómicos, recogidos en la tesis doctoral, proporcionaron una información valiosa sobre cómo Micromonospora reacciona a los compuestos liberados por la planta y qué eventos pueden estar ocurriendo durante esta interacción cuando Micromonospora entra en contacto con los exudados de las raíces de las plantas.