Caracterización del volatiloma y efecto de la inoculación de cepas de los géneros Pseudomonas, Priestia y Rhizobium en la variación de la expresión génica referida a la mitigación del estrés salino vegetal y análisis de la influencia de los compuestos fenólicos en el sistema modelo in vivo Caenorhabditis elegans

Résumé

La salinidad del suelo es una de las principales causas de estrés abiótico en plantas, suponiendo, además, uno de los desafíos más significativos para los sistemas agrícolas y el mantenimiento de su producción. En respuesta a esta problemática, la búsqueda de soluciones ambientalmente sostenibles se ha convertido en un objetivo prioritario en las políticas internacionales. Esta tesis doctoral presenta el proceso de desarrollo de bioinoculantes bacterianos multifuncionales capaces de promover el crecimiento vegetal de diferentes cultivos hortícolas y mitigar los efectos negativos causados por el estrés salino, explorando en los mecanismos y determinantes implicados en las interacciones planta-bacteria-salinidad. Para ello, llevamos a cabo el aislamiento de bacterias del interior de nódulos de Trifolium repens L., así como de suelo rizosférico e interior de raíces de dos plantas halófitas, Plantago maritima L. y Camphorosma monspeliaca L. Un total de 181 aislados bacterianos fueron obtenidos y, tras el análisis por MALDI-TOF y RAPD, 61 cepas fueron identificadas mediante la secuenciación del rRNA 16S. La evaluación de diferentes mecanismos PGP in vitro, como la solubilización de fosfato, la producción de sideróforos o de ácido indol acético, junto con el análisis in silico de los genomas de los aislados, permitió seleccionar cuatro cepas con un elevado potencial como promotoras del crecimiento vegetal: Pseudomonas sp. SCPM31, Priestia megaterium SCPM81, Rhizobium laguerreae HUTR05 y Rhizobium sp. GPTR29. Estas cepas demostraron capacidad para colonizar el sistema radicular, promover el crecimiento vegetal y mitigar el estrés salino causado por NaCl y Na2SO4 en plantas de lechuga, apio y canónigo, tanto en condiciones de cámara iluminada como de invernadero, destacando especialmente aquellas identificadas dentro del género Rhizobium. Además, el volatiloma de estos cuatro aislados fue caracterizado bajo condiciones de crecimiento salinas y no salinas, comprobando que los compuestos volátiles emitidos influían positivamente en el desarrollo vegetal y la respuesta de las plantas al estrés salino. El análisis del contenido en elementos químicos y compuestos fenólicos de las plantas cultivadas en invernadero reveló que la inoculación bacteriana inducía cambios a nivel nutricional, como la acumulación de ácidos fenólicos y flavonoides, o la mejora del ratio K:Na. Utilizando las plantas de lechuga como modelo, observamos la variación en la expresión de genes vegetales relacionados con la respuesta a la salinidad tras el tratamiento con los aislados seleccionados y la exposición a NaCl y Na2SO4, correlacionando estos resultados con los obtenidos en análisis previos. Finalmente, corroboramos que los cambios en el contenido en compuestos fenólicos de las plantas de lechuga, derivados de la inoculación bacteriana, aumentaban la actividad biológica del cultivo y, por tanto, mejoraban las propiedades nutracéuticas del mismo, al inducir un aumento en la supervivencia del organismo modelo Caenorhabditis elegans.