Pantoea eucalypti M91 favorece la adquisición de hierro y mejora la performance de Lotus japonicus, ecotipo Gifu, bajo condiciones de estrés alcalino

CAMPESTRE M.P.; CASTAGNO, L N.; ESTRELLA, M.J.; RUIZ O.A.

Buenos Aires

Jornada; Tercera Jornada del Instituto de Investigaciones en Biociencias Agrícolas y Ambientales. UBA-CONICET; 2013

INBA (CONICET-UBA)

Plantas de Lotus japonicus, ecotipo Gifu, cultivadas bajo condiciones de estrés alcalino (solución de riego pH 8,3) fueron afectadas en su capacidad de captación de Fe; observándose clorosis, disminución del crecimiento y reducción de la actividad del fotosistema II (PSII). Sin embargo, la inoculación con la bacteria endofítica y productora de sideróforos Pantoea eucalypti M91, logró mejorar la performance de L. japonicus bajo estas condiciones de estrés alcalino. Introducción Los suelos alcalinos se caracterizan por presentar baja disponibilidad de nutrientes esenciales, entre ellos el hierro (Fe). El principal síntoma de deficiencia de Fe se denomina clorosis férrica y se caracteriza por afectar la eficiencia del fotosistema II (Eichert et al., 2010). Por su parte, algunos microorganismos del suelo, productores de sideróforos, pueden jugar un rol importante favoreciendo la captación de este elemento por parte de las plantas en condiciones limitantes (Jin et al., 2010; Loper & Buyer, 1991). Materiales y métodos Se utilizaron plántulas del ecotipo Gifu de L. japonicus, cultivadas bajo las condiciones descriptas por Paz et al. (2012). Se realizó un diseño experimental completamente aleatorizado con cuatro tratamientos: a) control, b) alcalino c) control + inoculación y d) alcalino + inoculación. Todas las plantas se regaron con solución Hoagland 0,5X (Hoagland & Arnon, 1950). Las plantas se sometieron a estrés alcalino a partir del estado fenológico de dos hojas verdaderas suplementando la solución de riego con 10 mM de NaHCO3. La inoculación con P. eucalypti M91 (Castagno et al., 2011) se realizó al momento del transplante. Se evaluó la topología de las raíces según Paz et al. (2012), la eficiencia del fotosistema II según Cregg et al. (2004) y el contenido de Fe total según Abadía et al. (1984). Resultados y discusión La cepa P. eucalypti M91 tiene la capacidad de incrementar el contenido de Fe total en el ecotipo Gifu de L. japonicus, bajo condiciones de estrés alcalino En el tratamiento alcalino, la reducción del contenido de Fe total en planta entera fue de un 38% en relación al tratamiento control, mientras que en las plantas alcalinizadas e inoculadas esta reducción fue tan sólo de un 18%. Esto podría correlacionarse con la capacidad de producir sideróforos de la cepa P. eucalypti M91(Figura 1). Figura 1. Contenido de Fe total en planta entera expresado en µmol/g. de peso fresco en el ecotipo Gifu de L. japonicus en condiciones controles o alcalinizadas, inoculadas o no con la bacteria P. eucalypti M91. Test de Duncan (p˂0,05) Letras diferentes indican diferencias significativas. En este sentido, Sharma et al. (2003) observaron en frijoles un aumento del Fe total con una cepa de Pseudomonas sp. Del mismo modo, Crowley et al. (1988) sugirieron que los sideróforos producidos por los microorganismos de la rizósfera pueden proveer de Fe a plantas cultivadas en condiciones limitantes de este nutriente. En la interacción microorganismo-planta de la rizósfera de suelos alcalinos la topología de la raíz se ve modificada Estudios realizados con anterioridad sobre ecotipos de L. japonicus (datos no publicados) sugieren que la topología de la raíz podría ser un factor importante en la tolerancia a la alcalinidad. Los ecotipos tolerantes adquieren un patrón “espina de pez” mientras que los sensibles, como es el caso de Gifu, no logran modificar su patrón “dicotómico”. En nuestro estudio se observó que las plantas bajo tratamiento alcalino y sin inocular mantuvieron el patrón “dicotómico”, mientras que las inoculadas, bajo condiciones similares, modificaron el patrón a “espina de pez”. Fitter et al. (1987, 1991) en sus estudios llegaron a la conclusión que los sistemas de raíces con un patrón “espina de pez” exploran los nutrientes con más eficiencia, pero asociados a un mayor costo de construcción que el patrón “dicotómico”. Por otro lado, en aquellas plantas que fueron inoculadas se observó un mayor número de raíces laterales y una reducción en su longitud en comparación con aquellas sin inocular. Este efecto podría deberse a la producción de auxinas por parte de la bacteria, considerando que los microorganismos rizosféricos pueden promover el crecimiento vegetal tanto a través de la mejora en la captación de nutrientes, como a través de la producción de fitohormonas como las auxinas (Hayat et al., 2010). Más aún, se ha descripto que las auxinas están involucradas en el inicio de la producción de raíces laterales (Smith & De Smet, 2012). La inoculación con P. eucalypti M91 mejora el rendimiento del fotosistema II Se observó que el tratamiento alcalino redujo la eficiencia del PSII (Fv/Fm), esta reducción fue menor en las plantas inoculadas con P. eucalypti. La deficiencia de Fe afecta las enzimas que median el transporte de electrones en los cloroplastos. Esto se evidencia en la disminución de la velocidad de dicho transporte traducido a partir de la reducción de Fv/Fm (Muthuchelian et al., 2001; Sandmann, 1985). Es por ello, que el mayor contenido de Fe en plantas inoculadas, ingresado en forma de Fe+3-sideróforo, podría estar mejorando este proceso. Referencias Abadía J, et al. (1984). J Plant Nutr. 7:777–784. Castagno LN, et al. (2011) Journal of Applied Microbiology 110(5): 1151-1165. Cregg BM, et al. (2004). Hort Science 39(5):1121-1125. Crowley DE, et al. (1988). Plant Physiol 87: 680-685. Eichert T, et al. (2010). Physiologia Plantarum 138(1): 48–59. Fitter AH (1987) New Phytol 106:61–77. Fitter AH & Stickland TR (1991). New Phytol 118:383–389. Hoagland DR & Arnon DL (1950) Calif. Agricult. Exp. Stat. Circ. 374: 1-39 Jin CW, et al. (2010). Annals of botany 105(5):835-41.Loper JE & Buyer JS (1991). Molecular Plant-Microbe Interactions, 4(1): 5-13. Muthuchelian M et al. (2001). Biologia Plantarum 44(2): 313-316. Paz RC, et al. (2012). J Plant Growth Regul. 31(3): 448-459. Hayat R, et al. (2010). Ann Microbiol 60: 579-598. Sandmann G (1985). Photosynthesis Research 6(3): 261-271. Sharma A, et al. (2003). Soil Biology & Biochemistry 35(7): 887–894. Smith S & De Smet I (2012). Phil. Trans. R. Soc. B 367(1595): 1441–1452.