Microorganismos solubilizadores de fosfato y mineralizadores de fósforo asociados a líquenes Peltigera del Parque Nacional Patagonia

Abstract

En el suelo, el fósforo (P) se encuentra como fósforo orgánico (Po) y fósforo inorgánico (Pi), siendo solo una pequeña fracción de P el biodisponible para los seres vivos en forma de iones ortofosfato (H!PO" #, HPO" !#). Los microorganismos juegan un rol central en el ciclo del P debido a que son los responsables de convertir Po y Pi en P biodisponible. Existen microorganismos solubilizadores de fosfato (MSF) y microorganismos mineralizadores de fósforo (MMF). Los MSF permiten la liberación de fosfato a partir de Pi, mediante la liberación de ácidos orgánicos. En cambio, los MMF liberan fosfato a partir de Po por acción enzimática, siendo los principales grupos de enzimas: Fosfatasas no específicas, fitasas y fosfonatasas. Debido a su reducida biodisponibilidad en el suelo, el P es un nutriente limitante para el desarrollo de sistemas biológicos, como los líquenes. Los líquenes son asociaciones simbióticas mutualistas entre un hongo, uno o más organismos fotosintéticos y una microbiota asociada al talo. Esta comunidad del talo está regulada por factores extrínsecos e intrínsecos y posee un rol fundamental en la movilización de nutrientes, encontrándose que posee genes y enzimas relacionadas a la obtención y solubilización de fósforo, entre otros. Se estudiaron 3 ambientes en el sector Tamango del Parque Nacional Patagonia de la región de Aysén: (i) bosque lenga adulto-renoval (BR), (ii) bosque lenga adulto (BA) y (iii) estepa patagónica (EP) para determinar la diversidad de especies de líquenes Peltigera. Se encontró que el ambiente influye sobre la diversidad de especies de líquenes Peltigera presentes, siendo BR el ambiente con mayor diversidad y EP el ambiente con menor diversidad. En todos los ambientes se encontraron especies endémicas, como P. antarctica (BR y EP), P. aubertii (BA) y P. frigida (BR y BA), especies con distribución bipolar como P. fuscopraetexta (BR y BA) y P. castanea (EP), y especies cosmopolitas como P. rufescens (BR y EP). Los análisis posteriores se realizaron con los líquenes presentes en EP ya que fue el único ambiente que contaba con representantes suficientes de una especie endémica (Peltigera antarctica) y una especie cosmopolita (Peltigera rufescens) con el mismo fotobionte. Específicamente se determinó el efecto de la especie de liquen sobre la microbiota presente en los talos, sustratos y suelos aledaños, con especial énfasis en la fracción asociada a MSF y MMF. Se encontró que la estructuración de la microbiota de los talos y sustratos estaría influenciada por la especie de liquen y es diferente a la de los suelos aledaños. Además, se encontró que el gremio de MSF y MMF es similar entre ambas especies de líquenes en talos y sustratos tanto a nivel de genes involucrados en la solubilización de fósforo como de géneros bacterianos asociados a estas funciones; pero existen diferencias entre sustratos y suelos, en los cuales los genes son similares pero los grupos bacterianos que cumplen estas funciones son diferentes. En los talos predominan genes de fosfonatasas, en cambio en los sustratos son más abundantes los genes de fosfodiesterasas y por último en los suelos predomino los genes de liberación de ácidos orgánicos. Con estos resultados se encontró que existe diferencias en la diversidad de la microbiota de las dos especies de Peltigera presentes en el mismo ambiente, siendo la identidad del micobionte el factor intrínseco que influiría en estas diferencias, pero la diversidad del gremio de MSF y MMF estaría influenciado por factores extrínsecos como las condiciones ambientales ya que es similar entre ambas especies

In the soil, phosphorus (P) is found as organic phosphorus (Po) and inorganic phosphorus (Pi), with only a small fraction of P being bioavailable to living beings in the form of orthophosphate ions (H!PO" #, HPO" !#). Microorganisms play a central role in the P cycle because they are responsible for converting Po and Pi into bioavailable P. There are phosphate-solubilizing microorganisms (PSM) and phosphorus-mineralizing microorganisms (PMM). PSMs allow the release of phosphate from Pi through the release of organic acids. In contrast, PMMs release phosphate from Po by enzymatic action, the main groups of enzymes that help in this process are non-specific phosphatases, phytases, and phosphonatases. Due to its reduced bioavailability in the soil, P is a limiting nutrient for the development of biological systems. Lichens are mutualistic symbiotic associations between fungus, one or more photosynthetic organisms and a microbiota associated with the thallus. This thallus community is regulated by extrinsic and intrinsic factors and has a fundamental role in the mobilization of nutrients. It has been found to possess genes and enzymes related to the obtaining and solubilization of phosphorus, among others. Three environments were studied in the Tamango sector of the Parque Nacional Patagonia in the Aysén region: (i) adult-secondary lenga forest (SF), (ii) adult lenga forest (AF) and (iii) Patagonian steppe (PS) to determine the diversity of Peltigera lichen species. The environment was found to influence the diversity of Peltigera lichen species present, SF was found to be the environment with the highest diversity and PS the environment with the lowest diversity. Endemic species such as P. antarctica (SF and PS), P. aubertii (AF) and P. frigida (SF and AF), species with bipolar distribution such as P. fuscopraetexta (SF and AF) and P. castanea (PS), and cosmopolitan species such as P. rufescens (SF and PS) were found in all environments. Subsequent analyzes were performed with the lichens presents in PS since it was the only environment that had enough representatives of an endemic species (Peltigera antarctica) and a cosmopolitan species (Peltigera rufescens) with the same photobiont. Specifically, the effect of the lichen species on the microbiota present in the thallus, substrates, and surrounding soils was determined, with special emphasis on the fraction associated with PSM and PMM. It was found that the structure of the thallus and substrates microbiota would be influenced by the lichen species and is different from that of the surrounding soils. In addition, it was found that the PSM and PMM guild is similar between both lichen species in thallus and substrates both at the level of genes involved in phosphorus solubilization and bacterial genera associated with these functions; but there are differences between substrates and soils in which genes are similar but bacterial groups that perform these functions are different. Phosphonatase genes predominate in the thallus, whereas in substrates, phosphodiesterase genes are more abundant, and finally, genes that release organic acid predominate in soils. These results found that there are differences in the microbiota diversity of the two species of Peltigera present in the same environment, being the identity of the mycobiont the intrinsic factor that would influence these differences, but the diversity of the PSM and PMM guild would be influenced by extrinsic factors such as environmental conditions since it is similar between both species