Diversidad funcional microbiana del suelo en bosques de Nothofagus pumilio ubicados a lo largo de un gradiente de precipitaciones

Abstract

La actividad enzimática en suelos tiene un rol fundamental en el ecosistema ya que las enzimas se ven involucradas en diversos procesos, incluyendo pasos fundamentales en los ciclos biogeoquímicos. Dentro de este grupo de enzimas se encuentran las extracelulares microbianas, las cuales suelen ser sintetizadas a modo de respuesta frente a diferentes perturbaciones en el suelo. Es por esto que estas actividades son de gran interés como indicador biológico de la calidad del suelo y nos entregan información de los diferentes procesos que ocurren en él. Nothofagus pumilio (Lenga) es una de las especies de árbol caducifolio con mayor extensión en la zona sur y austral de Chile. Estos bosques han sido estudiados bajo el punto de vista ecológico, pero se han registrado pocos estudios sobre la diversidad de microorganismos que se asocian a ellos, por esta razón es de gran relevancia describir y comprender su diversidad funcional microbiana. El objetivo de este estudio fue caracterizar la diversidad funcional microbiana en suelos de tres bosques de Nothofagus pumilio, los cuales se encuentran ubicados a lo largo de un gradiente de precipitaciones, mediante ensayos de fluorimetría y espectrofotometría. Se midieron las actividades de cinco enzimas que participan en los ciclos biogeoquímicos del carbono, fósforo y azufre; estas corresponden a β- glucosidasa, celobiohidrolasa, lacasa, fosfatasa ácida y arilsulfatasa. Se usaron herramientas de análisis bioestadístico para encontrar cómo correlacionan las actividades enzimáticas, los parámetros edáficos y el gradiente de precipitaciones. Se reportaron correlaciones estadísticamente significativas entre las precipitaciones y las actividades enzimáticas cuantificadas. A excepción de la actividad β-glucosidasa, los sitios que presentaron un mayor nivel de precipitación exhibieron una mayor actividad de las enzimas estudiadas. La enzima β-glucosidasa mostró actividades similares en los sitios de mayor y menor nivel de precipitación. Los análisis de correlación de Pearson para todos los sitios en conjunto mostraron correlaciones estadísticamente significativas entre el contenido hídrico y la actividad de cuatro de las cinco enzimas estudiadas (celobiohidrolasa, lacasa, fosfatasa ácida y arilsulfatasa). Se encontraron también correlaciones significativas entre las actividades de las enzimas fosfatasa ácida y arilsulfatasa con el pH del suelo. Sin embargo, no se registraron correlaciones estadísticamente significativas entre la actividad β-glucosidasa y los parámetros edáficos analizados, ni entre la actividad de las enzimas estudiadas y el contenido de materia orgánica. Además, se hicieron análisis de correlación para cada uno de los tres sitios por separado, en este caso se destacaron correlaciones entre la actividad β-glucosidasa y el pH, el contenido hídrico y la materia orgánica. En conjunto, los resultados mostraron una separación de los tres sitios en función del nivel de precipitación, los parámetros edáficos y el potencial metabólico. Sin embargo, al analizar solamente el potencial metabólico se observó que, si bien los tres sitios poseen la misma funcionalidad, esta se expresa en niveles diferentes, destacándose el sitio con mayor precipitación (Lago Largo) como el que posee un mayor nivel.

Soil enzymatic activity has a fundamental role in the ecosystem since it is involved in various processes, including the fundamental steps of biogeochemical cycles. Within these group of enzymes are microbial extracellular enzymes, which are usually synthesized as a response to different disturbances in the soil, which is why these activities are of great interest as an indicator of the biological quality of the soil and provide us with information about the different processes that occur in it. Nothofagus pumilio (Lenga) is one of the deciduous tree species with the largest extension in the southern and southern parts of Chile. These forests have been studied from an ecological point of view, but few studies have been made on the diversity of microorganisms that are present and associated with these forests, which is why it is of great relevance to describe and understand their microbial functional diversity. The objective of this study was to characterize the microbial functional diversity in soils of three forests of Nothofagus pumilio, which are located along a precipitation gradient, by essays of fluorimetry and spectrophotometry. The activities of five enzymes involved in the carbon, phosphorus, and sulfur biogeochemical cycles were measured: β-glucosidase, cellobiohydrolase, laccase, acid phosphatase, and arylsulfatase. Biostatistical analysis tests were used to find correlations between enzyme activities, edaphic parameters, and precipitation gradients. Significant correlations were reported between the precipitation gradient and quantified enzymatic activities. With the exception of β-glucosidase, the highest precipitation level site had the highest enzyme activity of all enzymes studied. β- glucosidase showed similar activities at the sites of higher and lower precipitation levels. Pearson correlation analyses were performed for the sites as a whole. Significant relationships were observed between water content and four of the five enzymes studied (cellobiohydrolase, laccase, acid phosphatase, and arylsulfatase). There were significant correlations between acid phosphatase and arylsulfatase enzymes and soil pH. It is worth noting that no significant correlations were found between β- glucosidase and any of the edaphic parameters, nor between enzymes and organic matter content. Correlation analyses were also performed separately for each of the three sites, which revealed correlations that differed from those observed in the overall analyses; these revealed correlations between the enzyme β-glucosidase and pH, water content, and organic matter. Overall, the results showed a separation of the three sites according to precipitation level, edaphic parameters and metabolic potential. However, when analyzing only the metabolic potential, it was observed that, although the three sites have the same functionality, this is expressed at different levels, with the site with the highest precipitation (Lago Largo) standing out as the one with the highest level.