Formación de biopelícula por Azospirillum brasilense: regulación por óxido nítrico y auxicas, interacción con Pseudomonas protegens

Abstract

Azospirillum spp. es uno de los géneros más representativo del grupo de las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal.Diversos factores afectan la colonización de la raíz y la promoción del crecimiento por parte de Azospirillum, entre ellos: la capacidad de formar una biopelícula estable sobre la raíz, la interacción y competencia con otros microorganismos de la rizosfera y la presencia de factores ambientales estresantes que alteren la actividad y supervivencia de la bacteria en la rizosfera. En esta tesis, se abordó el estudio de la regulación de la formación de biopelícula por dos moléculas señal que produce A. brasilense Sp245: óxido nítrico (NO) y auxinas (AIA). Además se investigó la capacidad de esta bacteria de formar biopelícula en condiciones de estrés salino. Por último, se estudió el efecto de la interacción con otro microorganismo habitante de la rizosfera como Pseudomonas protegens sobre el crecimiento y la formación de biopelículas de Azospirillum. Para estudiar la participación del NO y el AIA en la formación de biopelícula se utilizaron mutantes isogénicas de Sp245; Faj164 deficiente en la producción de NO y Faj009 disminuida en la síntesis de AIA. Además se analizó la producción de NO y el contenido de AIA en la biopelícula, así como el efecto del agregado exógeno de dadores de NO y de auxina sintética. Asimismo, se determinó el efecto del agregado de cloruro de sodio sobre la formación de biopelícula, la producción de NO y auxinas. Por otra parte, la interacción en el crecimiento estático y la formación de biopelícula entre A. brasilense Sp245 y P. protegens CHA0 se abordó mediante microscopia confocal y ensayos en placa de Petri. Los resultados indicaron que el NO participa en la formación de biopelícula en A. brasilense, no así las auxinas. En contraste, el agregado de auxina exógena provocó una disminución en la producción de NO y en la formación de biopelícula, mientras que la adición de NO disminuyó el contenido de AIA en la biopelícula. Por otra parte, el estrés salino indujo la formación de biopelícula independientemente de la producción de NO. Los estudios de interacción entre A. brasilense y P. protegens mostraron que el crecimiento estático de ambas cepas fue mayor cuando crecieron co-cultivadas, mostrando un efecto cooperativo. Asimismo, las imágenes de microscopía confocal revelaron la formación de biopelículas mixtas estructuradas, ubicándose Sp245 principalmente en el fondo y CHA0 hacia la superficie de la biopelícula. Los ensayos de interacción en placa de Petri mostraron que A. brasilense presentó un fenotipo de colonia pequeña en presencia de un césped de P. protegens. En conclusión, el NO modula la formación de biopelícula en Azospirillum y no las auxinas. Existe una regulación cruzada entre AIA y NO evidenciada por un requerimiento de NO para la formación de biopelícula en Azospirillum y una dispersión de la misma por AIA. La salinidad induce mayor formación de biopelícula. Por otra parte, los resultados revelan una interacción cooperativa entre A. brasilense y P. protegens, en la que ambas cepas aumentaron su crecimiento estático y formaron biopelículas mixtas con una distribución especie-específica. Asimismo, los cambios en el fenotipo de la colonia de Sp245 sugieren una comunicación activa entre estas dos cepas.