Genómica estructural y caracterización molecular de bacterias simbiontes resistentes a metales pesados

REBECA PEREZ MARTINEZ

RESUMEN Los cambios en la disposición del suelo, junto con los efectos tóxicos de los metales pesados, representan una condición estresante en el establecimiento de la cubierta vegetal, ya que, debido a estas características inapropiadas, se ha observado un efecto negativo en la fisiología y un obstáculo para la germinación y el crecimiento en las plantas causado principalmente por un desequilibrio bioquímico y daño genético. En la última década, se ha demostrado que los microorganismos simbióticos permiten a la planta huésped mejorar su crecimiento en condiciones de estrés por metales pesados. Este fenómeno ocurre estimulando el crecimiento de plantas indirectamente a través de la inducción de mecanismos de defensa contra fitopatógenos y / o directamente a través de la solubilización de nutrientes minerales (nitrógeno, fosfato, potasio) o la producción de fitohormonas que promueven crecimiento como: auxinas, giberelinas y etileno. También pueden cambiar la biodisponibilidad del metal en el suelo a través de diversos mecanismos como la acidificación, precipitación, quelación, complejación y reacciones redox que pueden aliviar la fitotoxicidad del metal y estimular crecimiento de la planta. En este estudio, se aislaron 111 bacterias endosimbióticas de dos especies de Acacia, predominantes en dos jales mineros ubicados en el área minera del pueblo de Huautla, Morelos. A partir de una prueba cualitativa de resistencia a metales pesados mediante la técnica de inhibición de disco. Se seleccionaron los aislamientos AF16 y AC44, por su capacidad de resistir a metales pesados: 45 mM Pb, 207 mM Mn, 7200 uM Cd y 84 mM de Zn además de ser multirresistentes a antibióticos. Los dos aislamientos se caracterizaron por métodos filogenéticos basados en datos de secuencia multilocus revelando que la cepa AF16 se agrupa con el género Microvirga sp. y cepa AC44 con la especie Stenotrophomona maltofila. Con base a esto, el genoma de estos dos aislamientos fue secuenciado y ensamblado para estudiar la evolución y las bases genómicas de resistencia a metales pesados, identificando bombas de eflujo, ATPasas tipo P y enzimas reductoras oxidantes. En cuanto a la interacción de estas dos cepas con plantas leguminosas, se transformaron con el vector pSEVA537R-pBBR1 que lleva una proteína roja fluorescente y se llevaron acabo pruebas de nodulación con P. vulgaris en matraz, para visualizar la ubicación de la bacteria en la planta. Actualmente, se está evaluando la producción de promotores de crecimiento para conocer el papel que desempeñan las bacterias simbiontes en el establecimiento de P. vulgaris en condiciones de estrés.

ABSTRACT The changes in the soil arrangement, together with the toxic effects of heavy metals, represent a stressful condition in the establishment of the vegetation cover, since, due to these inappropriate characteristics, a negative effect on the physiology and an obstacle to germination and growth in plants caused mainly by a biochemical imbalance and genetic damage. In the last decade, it has been shown that symbiotic microorganisms allow the host plant to improve its growth under conditions of heavy metal stress. This phenomenon occurs by stimulating plant growth indirectly through the induction of defense mechanisms against phytopathogens and / or directly through the solubilization of mineral nutrients (nitrogen, phosphate, potassium) or the production of phytohormones that promote growth such as: auxins , gibberellins and ethylene. They can also change the bioavailability of the metal in the soil through various mechanisms such as acidification, precipitation, chelation, complexation, and redox reactions that can alleviate the phytotoxicity of the metal and stimulate plant growth. In this study, 111 endosymbiotic bacteria were isolated from two species of Acacia, predominant in two mining tailings located in the mining area of the town of Huautla, Morelos. From a qualitative test of resistance to heavy metals using the disc inhibition technique. Isolates AF16 and AC44 were selected for their ability to resist heavy metals: 45 mM Pb, 207 mM Mn, 7200 uM Cd and 84 mM Zn, in addition to being multi-resistant to antibiotics. The two isolates were characterized by phylogenetic methods based on multilocus sequence data revealing that the strain AF16 is grouped with the genus Microvirga sp. and strain AC44 with the species Stenotrophomona maltofila. Based on this, the genome of these two isolates was sequenced and assembled to study the evolution and genomic bases of resistance to heavy metals, identifying efflux pumps, P-type ATPases and oxidative reducing enzymes. Regarding the interaction of these two strains with leguminous plants, they were transformed with the vector pSEVA537R-pBBR1 that carries a red fluorescent protein and nodulation tests were carried out with P. vulgaris in flask, to visualize the location of the bacteria in the plant. Currently, the production of growth promoters is being evaluated to understand the role of symbiotic bacteria in the establishment of P. vulgaris under stress conditions.

Tipo de documento: Tesis de maestría

Formato: Adobe PDF

Audiencia: Investigadores

Idioma: Español

Área de conocimiento: BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Campo disciplinar: CIENCIAS DE LA VIDA

Nivel de acceso: Acceso Abierto