Análisis genómico y funcional de los mecanismos de promoción del crecimiento vegetal en Bradyrhizobium japonicum E109, la cepa más utilizada para la formulación de inoculantes para soja en la República Argentina

Abstract

En esta tesis se presentarán resultados del análisis genómico y funcional de Bradyrhizobium japonicum cepa E109, una de las cepas más utilizadas en nuestro país para la formulación de inoculantes para soja. El genoma de esta bacteria contiene un único replicón de 9.224.208 pares de bases (9.2 Mpb). El análisis post-secuenciación determinó la existencia de numerosas secuencias relacionadas con mecanismos de promoción del crecimiento vegetal y otros relacionados con el estilo de vida rizosférica de este microorganismo. Como uno de los mecanismos más importante se destacó aquel relacionado con la producción de fitohormonas y dentro de ellas el ácido indol-3-acético (AIA). El estudio del metabolismo y homeostasis del AIA y otras auxinas, determino que en B. japonicum E109 no es capaz de acumular concentraciones cuantificables de AIA aunque posea la información genética para biosintetizar esta molécula. E109 tiene capacidad de degradar, tanto auxinas naturales (AIA), como sintéticas (IBA y ANA), aunque la velocidad de degradación es mayor en el caso de las primeras. B. japonicum E109 tiene la capacidad de hidrolizar conjugados de AIA con aminoácidos (AIA-amidas) o glucosa y degradar la hormona en una reacción simultánea o posterior pero no es capaz de conjugar la hormona con aminoácidos. La hidrólisis y el catabolismo de AIA y AIA-amidas, se realiza en cualquier fase de la curva de crecimiento bacteriana, pero la fase donde es más rápida es la reacción es la exponencial. Ensayos con la adición exógena de AIA a cultivos puro de E109 determinaron que la cepa es capaz de catabolizar rápidamente la hormona y este fenómeno ocurrió de una forma no independiente a la presencia de la hormona (constitutiva). A través de un abordaje in sílico e in vitro, pudimos confirmar que la degradación de AIA es B. japonicum E109 depende de una 3-fenilpropionato dioxigenasa con dos sub-unidades y codificada por los genes iacC y iacD. El análisis transcriptómico obtenido por el catabolismo de AIA por E109, determinó que esta molécula afecto su metabolismo de manera global y particularmente a nivel de ciertos mecanismos fisiológicos relacionados con la capacidad de la bacteria para promover el crecimiento vegetal. El catabolismo de AIA indujo la sobreexpresión de genes de la fijación de nitrógeno y simbiosis, quimiotaxis y movilidad, y genes de la respuesta generalizada a estrés mientras que reprimió la expresión de genes de la biosíntesis de AIA.