La interacción entre Bacillus subtilis y Setophoma terrestris como modelo para entender la evolución de los mecanismos de antagonismo

A. G. ALBARRACÍN ORIO

La Plata

Congreso; V Congreso Argentino de Microbiología Agrícola y Ambiental (V CAMAyA); 2021

Asociación Argentina de Microbiología

Numerosas especies de bacterias y hongos coexisten e interaccionan en el ambientemanifestando comportamientos antagónicos o mutualísticos. Durante esas interacciones losmicroorganismos son capaces de desarrollar y/o desencadenar mecanismos celulares necesariospara acceder a nutrientes y generar protección contra agresiones externas permitiendo suadaptación a las condiciones ambientales cambiantes y los complejos estilos de vida encomunidad.En nuestro laboratorio iniciamos la búsqueda de bacterias benéficas del suelo que presentenactividad contra hongos patógenos de cultivos de importancia económica para el país. Uno de losaislamientos más promisorios presentó una fuerte capacidad de inhibición del crecimiento delprincipal patógeno de cebolla, Setophoma terrestris (ST). Este aislamiento fue identificadomediante secuenciamiento del gen 16S rRNA y MALDI-TOF como Bacillus subtilis y mostró en laspruebas de antagonismo una capacidad diferencial de inhibición del desarrollo de diferentes cepasdel patógeno, siendo altamente efectivo contra aislamientos de S. terrestris nativos.Determinamos que dicha cepa, denominada B. subtilis ALBA01, sufre una variación fenotípicahereditaria tras la interacción con el hongo en co-cultivo, fenómeno que se manifiesta por unamayor capacidad antagónica y la formación de biofilms robustos. Por análisis de metabolómica enbase a espectrometría de masas observamos perfiles diferenciales en B. subtilis ALBA01 antes(pre-ST) y después (post-ST) de interactuar con el hongo, los que revelaron la ausenciaparadójica de surfactina y plipastatina en las variantes post-ST. A pesar de la ausencia de estosclásicos lipopéptidos antimicrobianos, las variantes post-ST presentaron una mayor actividadantifúngica con respecto a pre-ST. Por otro lado, por análisis de metabolómica en base acromatografía gaseosa detectamos un grupo de compuestos cetónicos como los principalesmetabolitos discriminantes presentes en mayor concentración en las variantes post-ST durante elproceso de interacción. Estas cetonas mostraron una fuerte actividad antifúngica in vitro, actividadque notablemente, se pierde con la adición de surfactina exógena. Finalmente, mediantegenómica comparativa logramos determinar que mutaciones en el sistema de quorum sensingComQPXA representan las bases genéticas de la conversión a variante post-ST.En su conjunto, estos resultados indican que las mutaciones en ComQXPA determinan en lasvariantes post-ST un cambio metabólico con efectos pleiotrópicos que resulta en tres resultadosprincipales: i) la capacidad de producir y retener niveles efectivos de cetonas antifúngicas alinteractuar con el hongo, ii) la interrupción de la producción de surfactina, que de otro modointerferiría con la actividad antifúngica de las cetonas; iii) la promoción de la formación de biofilmsrobustos, otra característica importante para superar las interacciones biológicas en hábitatsnaturales como las raíces de una planta.