Rhizosphere microbiota during invasion processes by exotic plants in semiarid ecosystems

Resumen

Las relaciones que se generan entre planta y microbiota rizosférica son esenciales para el establecimiento de la planta en un hábitat determinado y su correcto desarrollo. Sin embargo, la implicación de dichas interacciones en los procesos de invasión por plantas exóticas no ha sido objeto de estudio hasta las últimas décadas. El uso de nuevas plataformas de secuenciación masiva, como las aquí utilizadas (pirosecuenciación 454 e Illumina MiSeq), han propiciado el estudio de las comunidades microbianas de la rizosfera puesto que permiten obtener una caracterización más completa y con mayor resolución que las técnicas anteriormente utilizadas para esta finalidad. Partiendo de la hipótesis de que las comunidades microbianas de la rizosfera podrían estar implicadas en los procesos de invasión por plantas exóticas, los objetivos de esta tesis son, por un lado 1) examinar la respuesta de las comunidades microbianas de la rizosfera a la invasión por distintas especies de plantas exóticas en ecosistemas mediterráneos semiáridos; y 2) evaluar los impactos de dichas especies invasoras sobre las propiedades fisicoquímicas y microbiológicas del suelo. El desarrollo de dichos objetivos ha generado como resultado los trabajos que a continuación se resumen y que se recogen de manera detallada en los capítulos que conforman este trabajo de tesis: La estructura y funcionamiento de las comunidades bacterianas de la rizosfera en cinco localizaciones semiáridas distintas se vieron alteradas por la presencia de la planta invasora Pennisetum setaceum en comparación con las de la planta nativa y anteriormente dominante, Hyparrhenia hirta. En particular, se observó un incremento de la actividad proteasa en la rizosfera de la planta invasora, lo cual estaba a su vez relacionado con los cambios observados en las comunidades bacterianas. La mayor diversidad encontrada en la rizosfera de Pennisetum setaceum y la prevalencia de ciertos grupos bacterianos podrían estar relacionados con una superioridad adaptativa a estos ambientes alterados y cambiantes. Al mismo tiempo, no se encontraron diferencias en la composición y estructura de las comunidades de hongos micorrícicos arbusculares (HMA) entre ambas especies vegetales, P. setaceum e H. hirta, a pesar de que dichas comunidades variaban significativamente dependiendo de la localización en la que se encontraban. Estos resultados ponen de manifiesto la inespecificidad y adaptabilidad de P. setaceum en cuanto a las asociaciones micorrícicas que establece en los ecosistemas que invade, lo cual podría estar relacionado con su capacidad para establecerse y dispersarse de manera exitosa fuera de su rango nativo. El estudio de distintos hábitats invadidos por Nicotiana glauca, expuestos a un gran rango de características edáficas limitantes reveló la influencia del carácter invasor de la planta, así como de la localización, sobre la composición y estructura de las comunidades microbianas (bacterias y hongos) de la rizosfera. Las diferencias más notables entre comunidades procedentes de la especie invasora con respecto a la flora nativa se hallaron en los suelos salinos y yesíferos, estando además esta variabilidad relacionada con el potasio disponible en suelo y las actividades deshidrogenasa y proteasa. En el último trabajo se examinó la habilidad de Carpobrotus edulis para alterar las comunidades locales de bacterias y hongos rizosféricos en ocho localizaciones invadidas por dicha planta a lo largo de un amplio gradiente latitudinal y climático. Los resultados revelaron que tanto el carácter invasor de la planta como la localización geográfica tenían un efecto significativo sobre la microbiota rizosférica. La estructura de las comunidades microbianas procedentes de la rizosfera de C. edulis era significativamente distintas a las de la flora nativa coexistente en cada una de las localizaciones estudiadas. El efecto de la planta invasora sobre las propiedades químicas, fisicoquímicas y microbiológicas fue variable dependiendo de la localización del muestreo.