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Endosfera

El microbioma de la endosfera
El microbioma de las plantas está formado por diversas comunidades microbianas en la superficie exterior y en los tejidos internos de la planta huésped. Las comunidades de la rizosfera y la filosfera se encuentran en el exterior de la planta, mientras que la comunidad de la endosfera se encuentra en el interior de la planta. [1]

Algunos microorganismos, como los endófitos , penetran y ocupan los tejidos internos de las plantas, formando el microbioma endosférico. Los hongos micorrízicos arbusculares y otros hongos endófitos son los colonizadores dominantes de la endosfera. [2] Las bacterias, y en cierta medida las arqueas , son miembros importantes de las comunidades endosféricas. Algunos de estos microbios endófitos interactúan con su huésped y brindan beneficios obvios a las plantas. [3] [4] [5] A diferencia de la rizosfera y el rizoplano, las endósferas albergan comunidades microbianas altamente específicas. La comunidad endofítica de la raíz puede ser muy distinta de la de la comunidad del suelo adyacente. En general, la diversidad de la comunidad endofítica es menor que la diversidad de la comunidad microbiana fuera de la planta. [6] La identidad y diversidad del microbioma endofítico de los tejidos por encima y por debajo del suelo también pueden diferir dentro de la planta. [7] [2] [1]

Hojas y bacterias

Infiltración de bacterias inducida por luz en una hoja  [8]
Esquema físico centrado en una abertura estomática en
a) condiciones de oscuridad                     b) condiciones de luz
c) Primer plano de las vías subyacentes dentro de un tejido foliar
que dan como resultado la infiltración bacteriana inducida por luz en la hoja

La exposición a la luz puede desencadenar la fotosíntesis en las hojas de las plantas, como las verduras de hoja verde , y aumentar las concentraciones de productos fotosintéticos, como la glucosa, dentro del tejido foliar. Las bacterias existentes en las superficies de las hojas pueden responder a los productos fotosintéticos disponibles y migrar al tejido foliar por quimiotaxis hacia gradientes de concentración de nutrientes . Una vez que las bacterias están dentro del tejido foliar, no pueden eliminarse, lo que presenta un riesgo para los consumidores. [8] Varias bacterias, como Escherichia coli y Salmonella enterica , pueden adherirse a la microestructura en la superficie de las hojas de las plantas, como tricomas , estomas y surcos, [9] y localizarse en sitios que no son accesibles para el agua de lavado y los desinfectantes. Las bacterias también pueden infiltrarse en las aberturas disponibles en la superficie de las hojas, como estomas, cortes y heridas, para alcanzar profundidades de decenas de micrómetros debajo de la epidermis de la hoja . [10] Esta infiltración puede presentar un riesgo para el consumo humano de verduras de hoja verde crudas. [11] [8]

La luz es una de las fuerzas impulsoras que pueden promover la infiltración de bacterias patógenas en las hojas de las plantas. La incubación de S. enterica ( serovar Typhimurium ) en hojas de lechuga iceberg a la luz condujo a la asociación de bacterias cerca de los estomas abiertos y la infiltración en el tejido de la hoja. Sin embargo, una condición de oscuridad causó un patrón de adhesión disperso en la superficie de la hoja y una pobre infiltración estomática. [10] Los nutrientes, como la glucosa y la sacarosa , producidos por células fotosintéticamente activas en el tejido de la hoja durante la exposición a la luz son atractivos para las bacterias que pueden estar inicialmente presentes en la superficie de la hoja. [12] La apertura de los estomas en la luz brinda una oportunidad para que las bacterias se transporten a través de quimiotaxis hacia los gradientes de nutrientes en el interior de la hoja. Muchas plantas han desarrollado maquinaria de defensa estomática para cerrar los estomas al percibir las estructuras de la superficie bacteriana, conocidas como patrones moleculares asociados a microbios (MAMP). [13] Sin embargo, no siempre tiene éxito y se ha demostrado que algunos patógenos humanos penetran el interior de las hojas a través de un proceso relacionado con la quimiotaxis y la motilidad . [10] [8]

Referencias

  1. ^ ab Dastogeer, Khondoker MG; Tumpa, Farzana Haque; Sultana, Afruja; Akter, Mst Arjina; Chakraborty, Anindita (2020). "Microbioma vegetal: una descripción de los factores que dan forma a la composición y diversidad de la comunidad". Current Plant Biology . 23 : 100161. doi : 10.1016/j.cpb.2020.100161 . El material fue copiado de esta fuente, que está disponible bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.
  2. ^ ab Vokou, Despoina; Vareli, Katerina; Zarali, Ekaterini; Karamanoli, Katerina; Constantinidou, Helen-Isis A.; Monokrousos, Nikolaos; Halley, John M.; Sainis, Ioannis (2012). "Explorando la biodiversidad en la comunidad bacteriana de la filosfera mediterránea y su relación con las bacterias aerotransportadas". Ecología microbiana . 64 (3): 714–724. doi :10.1007/s00248-012-0053-7. PMID  22544345. S2CID  17291303.
  3. ^ Bulgarelli, Davide; Rott, Matthias; Schlaeppi, Klaus; Ver Loren Van Themaat, Emiel; Ahmadinejad, Nahal; Assenza, Federica; Rauf, Philipp; Huettel, Bruno; Reinhardt, Richard; Schmelzer, Elmon; Peplies, Joerg; Gloeckner, Frank Oliver; Amann, Rudolf; Eickhorst, Thilo; Schulze-Lefert, Paul (2012). "Revelando la estructura y las señales de ensamblaje de la microbiota bacteriana que habita en las raíces de Arabidopsis". Nature . 488 (7409): 91–95. doi :10.1038/nature11336. PMID  22859207. S2CID  4393146.
  4. ^ Dastogeer, Khondoker MG; Li, Hua; Sivasithamparam, Krishnapillai; Jones, Michael GK; Du, Xin; Ren, Yonglin; Wylie, Stephen J. (2017). "Respuestas metabólicas de plantas endófitas de Nicotiana benthamiana que experimentan estrés hídrico". Botánica ambiental y experimental . 143 : 59–71. doi :10.1016/j.envexpbot.2017.08.008.
  5. ^ Rodríguez, RJ; White Jr, JF; Arnold, AE; Redman, RS (2009). "Endófitos fúngicos: diversidad y roles funcionales". New Phytologist . 182 (2): 314–330. doi : 10.1111/j.1469-8137.2009.02773.x . PMID  19236579.
  6. ^ Schlaeppi, K.; Dombrowski, N.; Oter, RG; Ver Loren Van Themaat, E.; Schulze-Lefert, P. (2014). "Divergencia cuantitativa de la microbiota bacteriana de la raíz en parientes de Arabidopsis thaliana". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 111 (2): 585–592. doi : 10.1073/pnas.1321597111 . PMC 3896156 . PMID  24379374. S2CID  13806811. 
  7. ^ Abdelfattah, Ahmed; Wisniewski, Michael; Schena, Leonardo; Tack, Ayco JM (14 de mayo de 2020). "Evidencia experimental de herencia microbiana en plantas y rutas de transmisión desde la semilla hasta la filosfera y la raíz". doi : 10.21203/rs.3.rs-27656/v1 . {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
  8. ^ abcd Ranjbaran, Mohsen; Solhtalab, Mina; Datta, Ashim K. (2020). "Modelado mecanicista de la infiltración quimiotáctica inducida por luz de bacterias en los estomas de las hojas". PLOS Computational Biology . 16 (5): e1007841. Bibcode :2020PLSCB..16E7841R. doi : 10.1371/journal.pcbi.1007841 . PMC 7209104 . PMID  32384085.  El material fue copiado de esta fuente, que está disponible bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.
  9. ^ Advertencia, Alexander D.; Datta, Ashim K. (2017). "Comprensión mecanicista de la adhesión y deposición bacteriana no esférica en las estructuras superficiales de las plantas". Chemical Engineering Science . 160 : 396–418. doi :10.1016/j.ces.2016.11.030.
  10. ^ abc Kroupitski, Yulia; Golberg, Dana; Belausov, Eduard; Pinto, Riky; Swartzberg, Dvora; Granot, David; Sela, Shlomo (2009). "La internalización de Salmonella enterica en hojas es inducida por la luz e implica quimiotaxis y penetración a través de estomas abiertos". Microbiología Aplicada y Ambiental . 75 (19): 6076–6086. Bibcode :2009ApEnM..75.6076K. doi :10.1128/AEM.01084-09. PMC 2753090 . PMID  19648358. 
  11. ^ Olaimat, Amin N.; Holley, Richard A. (2012). "Factores que influyen en la seguridad microbiana de los productos frescos: una revisión". Microbiología de los alimentos . 32 (1): 1–19. doi :10.1016/j.fm.2012.04.016. PMID  22850369.
  12. ^ Golberg, Dana; Kroupitski, Yulia; Belausov, Eduard; Pinto, Riky; Sela, Shlomo (2011). "La internalización de Salmonella Typhimurium es variable en vegetales de hoja y hierbas frescas". Revista internacional de microbiología de alimentos . 145 (1): 250–257. doi :10.1016/j.ijfoodmicro.2010.12.031. PMID  21262550.
  13. ^ Melotto, Maeli; Panchal, Shweta; Roy, Debanjana (2014). "Inmunidad innata de las plantas contra patógenos bacterianos humanos". Frontiers in Microbiology . 5 : 411. doi : 10.3389/fmicb.2014.00411 . PMC 4127659 . PMID  25157245.