Interacciones antagónicas y sinérgicas en consorcios microbianos:

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Alba Plaza Nieto
hace 8 años
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1 Interacciones antagónicas y sinérgicas en consorcios microbianos: influencia en el crecimiento de plantas Dra. Maribel Plascencia Jatomea

Los componentes del medio ambiente ayudan a la transformación, mobilización y solubilización de

2 Introducción Las comunidades microbianas interactúan de varias formas: de sinérgica y mutualista a antagónica y parasítica. La interacción microbiana depende de factores bióticos y abióticos. Los componentes del medio ambiente ayudan a la transformación, mobilización y solubilización de nutrientes escenciales. Los factores bióticos (medio ambiente) afectan: Ecosistema Comunidad Población Individuo

Fijación de nutrientes Fijación de N 2 Estabilización de suelos Neutra o variable Liberación de

3 Tipos de interacciones en la rizósfera: 1. Interacción entre raíces de plantas y m.o. 2. Interacción entre m.o. Fijación de nutrientes Fijación de N 2 Estabilización de suelos Neutra o variable Liberación de enzimas libres Suministro de agua Ataque Comunidad microbiana de la rizósfera Promoción del crecimiento Benéfica Alelopatía Biocontrol Competencia Antibiosis Fitotoxicidad Enfermedad Simbiosis Dañina

4 Asociaciones ecológicas entre los m.o. Simbiótica: los organismos viven en relaciones nutricionales cercanas; requerida por uno de ambos miembros. Mutualismo: obligatorio, dependiente; ambos miembros se benefician. Comensalismo: se beneficia el miembro comensal, aunque el otro miembro no se daña. Parasitismo: el parásito es dependiente y se beneficia; el huésped no se daña. No simbiótica: los organismos viven libres; no se requieren relaciones para la supervivencia. Sinergismo: los miembros cooperan y comparten nutrientes. Antagonismo: algunos miembros inhiben o destruyen a otros.

Comensalismo: se beneficia el miembro comensal, aunque el otro miembro no se daña.

5 Criterios a ser considerados en el diseño de un consorcio microbiano Interacciones entre los m.o. Interacciones negativas: Interacciones positivas: Antibiosis Competencia Amensalismo Depredación Parasitismo Neutralismo Mutualismo Sinergismo Simbiosis Protocoperación Comensalismo

6 Efecto de la interacción Tipo de interacciones Población/es pecies A Población/ especies B Neutralismo 0 0 Comensalismo 0 + Mutualismo + + Amensalismo 0 - Depredación, parasitismo + - Competencia - -

7 Efecto de la interacción

8 Interacciones antagónicas Cualquier efecto inhibitorio de un organismo, creado por cualquier vía a otro organismo. Se usa en el control biológico de patógenos de plantas Los agentes antagónicos no son patógenos específicos Inhiben un amplio rango de m.o. Relación parásita verdadera con el huésped microbiano Los mecanismos no son mutuamente exclusivos

Se usa en el control biológico de patógenos de plantas Los agentes antagónicos no son

9 Mecanismos de antagonismo Amensalismo: inhibición o destrucción de un organismo por un metabolito producido por otro organismo (por ejemplo antibióticos, compuestos volátiles, enzimas, etc.)

10 Los m.o. producen diferentes tipos de antibióticos m.o. antibiótico Patógeno blanco enfermedad Pseudomonas 2,4-diacetilfluoro- Pythium spp. Marchitamiento fluorescens F113 glucinol Agrobacterium Agrocin 84 Agrobacterium Tumoraciones radiobacter tumefaciens Trichoderma virens Gliotoxina Rhizotocnia solani Pudrición de raíz Bacillus subtilis Bacilomycina D Aspergillus flavus Contaminación por aflatoxinas Burkholderia Pirrolnitrina, R. solani y Marchitamiento y cepacia pseudano Pyricularia oryzae manchas en arroz P. fluorescens 2-79 y Fenazinas Gaeumannomyces Take-all (necrosis) graminis var. tritici

Rhizotocnia solani Pudrición de raíz Bacillus subtilis Bacilomycina D Aspergillus flavus Contaminación por aflatoxinas Burkholderia Pirrolnitrina, R.

11 Competencia Dos o más organismos tratando de utilizar los mismos nutrientes, o bien de ocupar el mismo nicho o sitio de infección.

12 Parasitismo Depredación o parasitismo: atacar y alimentarse directamente del organismo blanco o del agente de biocontrol puede producir algún tipo de toxina que ocasiona la muerte del organismo blanco; después, el agente de biocontrol se alimenta de él. Parasitismo Hiperparásitos: son parásitos de parásitos Micoparásitos: son hongos que parasitan otros hongos

muerte del organismo blanco; después, el agente de biocontrol se alimenta de él.

13 El antagonismo permite el control biológico de patógenos de plantas tipo mecanismo ejemplos Antagonismo directo Antagonismo mixto Antagonismo indirecto Hiperparasitismo/depredaci ón Antibióticos Enzimas líticas Productos de desecho no regulados Interferencia física/química Competencia Inducción de resistencia en el huésped Micovirus líticos/no líticos, Trichoderma Fenazinas, lipopéptidos cíclicos Quitinasas, glucanasas, proteasas Amonio, CO 2, cianuro de hidrógeno Bloqueo de poros en suelos, consumo de señales de germinación, reconocimiento molecular confuso Consumo de exudados, atrapamiento de sideróforos, ocupación de nichos físicos Contacto con pared celular fúngica, detección de patógenos-asociados, patrones moleculares, inducción mediada por fitohormonas

Fenazinas, lipopéptidos cíclicos Quitinasas, glucanasas, proteasas Amonio, CO 2, cianuro de hidrógeno Bloqueo de poros en suelos, consumo de señales de germinación, reconocimiento molecular

14 Interacción sinérgica de m.o. benéficos (bacterias, Rhizobium y hongos productores de micorrizas arbusculares) En combinaciones, los m.o. interactúan sinérgicamente Proveen nutrientes Remueven productos inhibitorios Se estimulan mutuamente Incrementan aspectos benéficos de su fisiología Equilibran microbiológicamente el suelo Crean un medio ambiente favorable para el crecimiento de la planta

los m.o. interactúan sinérgicamente Proveen nutrientes Remueven productos inhibitorios Se

15 Mecanismos de interacción entre m.o. benéficos Mecanismos directos Fitohormonas P-solubilización Fijación de nitrógeno Inducción de resistencia sistémica Disminución de toxicidad de metales pesados Mecanismos indirectos Sideróforos Metabolitos antifúngicos, antibióticos Enzimas que lisan pared celular Cianuro de hidrógeno Competencia de espacio y nutrientes Parasitismo

benéficos directos Fitohormonas P-solubilización Fijación de nitrógeno Inducción de

16 Interacción microbio-microbio 1. Bacterias y Rhizobium 2. Hongos productores de micorrizas y hongos de la rizósfera

17 Bacterias y Rhizobium interactúan sinérgicamente mediante la fijación de N 2 Mecanismos de acción Alteran el metabolismo secundatio del huésped o crean antibiosis Estimulan la formación o infección adicional de sitios de auxinas Alteran el metabolismo de flavonoides de la planta Promueven la inducción de genes nodulares en las raíces Estimulan a la planta para producir más moléculas de reconocimiento Fitohormonas, sideróforos, fitoalexinas y flavonoides Disminuyen la toxicidad de metales pesados Incrementan la actividad enzimátia en el suelo

planta Promueven la inducción de genes nodulares en las raíces Estimulan a la planta para producir más moléculas de reconocimiento

18 Interacciones sinérgicas entre bacterias y Rhizobios sobre el crecimiento de plantas bacteria Cepa de Rhizobio Beneficia incrementando Pseudomonas sp Bradyhizobium sp Suministro de N2 y P en granos verdes Pseudomonas sp Pseudomonas striata Azospirillum sp Pseudomonas fluorescens Rhizobium leguminosarum biovar viceae Rhizobium sp B. japonicum Soya Altura, longitud de raíces y peso seco de chícharos Chícharo de guinea

Pseudomonas sp Pseudomonas striata Azospirillum sp Pseudomonas fluorescens Rhizobium leguminosarum

19 Hongos productores de micorrizas (HPM) y microbios de la rizósfera Los HPM interactúan de manera natural y se les conoce como m.o. micorrizosféricos. Las rizobacterias actúan como bacterias que ayudan a las micorrizas ; producen sustancias biológicamente activas. Estimulan el crecimiento del micelio y la germinación Colonización de las micorrizas Germinación de esporas

Las rizobacterias actúan como bacterias que ayudan a las micorrizas ; producen sustancias

20 Los HPM interactúan sinérgicamente estimulando el crecimiento de la planta Mejoran la adquisición de nutrientes, inhiben a hongos patógenos de plantas, aumentan las ramificaciones de la raíz Resultados físicos adicionales: consumo de carbono por las bacterias de la superficie de las hifas del hongo, por proporcionarles una ventaja competitiva. Interacciones directas Suministro de energía rica en compuestos de carbono producidos por las plantas huésped Cambios en la micorrizósfera (ph inducido por el hongo) Competencia por nutrientes, exudados fúngicos de compuestos inhibitorios o estimulantes Interacciones indirectas Modificación de los exudados de las raíces y estructura del suelo

21 Grupos de bacterias que interactúan con hongos productores de micorrizas (HPM) HPM con fijadoras de nitrogeno simbióticas HPM con fijadoras de nitrógeno asimbióticas HPM con bacterias que solubilizan fosfatos HPM con bacterias rizósferas

Consorcio microbiano Grupo de diferentes especies de m.o. que actúan juntos como una comunidad Los organismos trabajan juntos en un sistema complejo en donde todos se

22 Consorcio microbiano Grupo de diferentes especies de m.o. que actúan juntos como una comunidad Los organismos trabajan juntos en un sistema complejo en donde todos se benefician de las actividades de otros en la comunidad Un consorcio microbiano es mucho más eficiente que una sola cepa de m.o. con diferentes capacidades metabólicas

23 Carácterísticas de un consorcio microbiano ideal Actuar rápido y elevada competencia en la rizósfera Sinergista con cada organismo Capaz de crecer con o sin aire Producir enzimas de modo natural (amplia capacidad degradativa) Fácil de manipular y multiplicar la masa Ampio espectro de acción Elevada vida de anaquel y buena estabilidad Tolerante a la desecación, calor, oxidación y radiación UV No tóxico, no patogénico y no corrosivo Económico y seguro al medio ambiente

24 Ventajas Las cepas puras de m.o. no son capaces de degradar todos los compuestos, por lo que el consorcio microbiano es esencial en la completa mineralización de cualquier compuesto. Un consorcio microbiano es más resistente a cambios en el medio ambiente. Competencia y supervivencia en el medio ambiente, comparado con una cepa pura. El consorcio microbiano es capaz de manipularse y adecuarse a una variedad de desechos complejos.

Conclusiones Con el incremento de la importancia concerniente al impacto de fertilizantes y pesticidas convencionales, el uso consorcios microbianos constituye una

25 Conclusiones Con el incremento de la importancia concerniente al impacto de fertilizantes y pesticidas convencionales, el uso consorcios microbianos constituye una alternativa prometedora de gran importancia en el futuro, ya que abre una ventana de oportunidades y crea espacios vivientes, en armonía con la naturaleza y sin afectar los ecosistemas.

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