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Interacciones
antagónicas y
sinérgicas en
consorcios
microbianos:
influencia en el
crecimiento de plantas
Dra. Maribel Plascencia Jatomea
Introducción
Las comunidades microbianas interactúan de varias formas: de sinérgica y mutualista a antagónica y parasítica.
La interacción microbiana depende de factores bióticos y abióticos.
Los componentes del medio ambiente ayudan a la transformación, mobilización y solubilización de nutrientes escenciales.
Los factores bióticos (medio ambiente) afectan:
Ecosistema
Comunidad
Población
Individuo
Tipos de interacciones en la rizósfera:
1. Interacción entre raíces de plantas y m.o.
2. Interacción entre m.o.
Comunidad microbiana
de la rizósfera
Fijación de N2
Estabilización de suelos
Suministro de agua
Promoción del
crecimiento
Biocontrol
Antibiosis
Simbiosis
Enfermedad
Fitotoxicidad
Competencia
Alelopatía
Ataque
Liberación de enzimas libres
Fijación de nutrientes
Benéfica
Dañina
Neutra o variable
Asociaciones ecológicas entre los m.o.
Simbiótica: los organismos viven en relaciones nutricionales
cercanas; requerida por uno de ambos miembros.
Mutualismo: obligatorio, dependiente; ambos miembros se
benefician.
Comensalismo: se beneficia el miembro comensal, aunque el otro
miembro no se daña.
Parasitismo: el parásito es dependiente y se beneficia; el huésped
no se daña.
No simbiótica: los organismos viven libres; no se requieren
relaciones para la supervivencia.
Sinergismo: los miembros cooperan y comparten nutrientes.
Antagonismo: algunos miembros inhiben o destruyen a otros.
Criterios a ser considerados en el diseño
de un consorcio microbiano
Interacciones negativas:
Antibiosis
Competencia
Amensalismo
Depredación
Parasitismo
Interacciones positivas:
Neutralismo
Mutualismo
Sinergismo
Simbiosis
Protocoperación
Comensalismo
Interacciones entre los m.o.
Efecto de la interacción
Tipo de interacciones Población/es
pecies A
Población/
especies B
Neutralismo 0 0
Comensalismo 0 +
Mutualismo + +
Amensalismo 0 -
Depredación, parasitismo + -
Competencia - -
Efecto de la interacción
Interacciones antagónicas
Cualquier efecto inhibitorio de un organismo, creado por cualquier vía a otro organismo.
Se usa en el control biológico de patógenos de plantas
Los agentes antagónicos no son patógenos específicos
Inhiben un amplio rango de m.o.
Relación parásita verdadera con el huésped microbiano
Los mecanismos no son mutuamente exclusivos
Mecanismos de antagonismo
Amensalismo: inhibición o destrucción de un
organismo por un metabolito producido por otro
organismo (por ejemplo antibióticos,
compuestos volátiles, enzimas, etc.)
Los m.o. producen diferentes tipos de
antibióticos
m.o. antibiótico Patógeno blanco enfermedad
Pseudomonas
fluorescens F113
2,4-diacetilfluoro-
glucinol
Pythium spp. Marchitamiento
Agrobacterium
radiobacter
Agrocin 84 Agrobacterium
tumefaciens
Tumoraciones
Trichoderma virens Gliotoxina Rhizotocnia solani Pudrición de raíz
Bacillus subtilis Bacilomycina D Aspergillus flavus Contaminación por
aflatoxinas
Burkholderia
cepacia
Pirrolnitrina,
pseudano
R. solani y
Pyricularia oryzae
Marchitamiento y
manchas en arroz
P. fluorescens 2-79 y
30-84
Fenazinas Gaeumannomyces
graminis var. tritici
Take-all (necrosis)
Competencia
Dos o más organismos tratando de utilizar los mismos
nutrientes, o bien de ocupar el mismo nicho o sitio de
infección.
Parasitismo
Depredación o parasitismo: atacar y alimentarse
directamente del organismo blanco o del
agente de biocontrol puede producir algún tipo
de toxina que ocasiona la muerte del organismo
blanco; después, el agente de biocontrol se
alimenta de él.
Parasitismo
Hiperparásitos: son parásitos de parásitos
Micoparásitos: son hongos que parasitan otros
hongos
El antagonismo permite el control biológico de patógenos de plantas
tipo mecanismo ejemplos
Antagonismodirecto
Hiperparasitismo/depredación
Micovirus líticos/no líticos, Trichoderma
Antagonismo mixto
Antibióticos Fenazinas, lipopéptidos cíclicos
Enzimas líticas Quitinasas, glucanasas, proteasas
Productos de desecho no regulados
Amonio, CO2, cianuro de hidrógeno
Interferencia física/química Bloqueo de poros en suelos, consumo de señales de germinación, reconocimiento molecular confuso
Antagonismoindirecto
Competencia Consumo de exudados, atrapamiento de sideróforos,ocupación de nichos físicos
Inducción de resistencia en el huésped
Contacto con pared celular fúngica, detección de patógenos-asociados, patrones moleculares, inducción mediada por fitohormonas
Interacción sinérgica de m.o. benéficos(bacterias, Rhizobium y hongos productores de
micorrizas arbusculares)
En combinaciones, los m.o. interactúan sinérgicamente
Proveen nutrientes
Remueven productos inhibitorios
Se estimulan mutuamente
Incrementan aspectos benéficos de su fisiología
Equilibran microbiológicamente el suelo
Crean un medio ambiente favorable para el crecimiento de la planta
Mecanismos de interacción entre m.o.
benéficos
Mecanismos directos
Fitohormonas
P-solubilización
Fijación de nitrógeno
Inducción de resistencia
sistémica
Disminución de toxicidad
de metales pesados
Mecanismos indirectos
Sideróforos
Metabolitos antifúngicos, antibióticos
Enzimas que lisan pared celular
Cianuro de hidrógeno
Competencia de espacio y nutrientes
Parasitismo
Interacción microbio-microbio
1. Bacterias y Rhizobium
2. Hongos productores de micorrizas y hongos de la rizósfera
Bacterias y Rhizobiuminteractúan sinérgicamente mediante la fijación de N2
Mecanismos de acción
Alteran el metabolismo secundatio del huésped o crean antibiosis
Estimulan la formación o infección adicional de sitios de auxinas
Alteran el metabolismo de flavonoides de la planta
Promueven la inducción de genes nodulares en las raíces
Estimulan a la planta para producir más moléculas de reconocimiento
Fitohormonas, sideróforos, fitoalexinas y flavonoides
Disminuyen la toxicidad de metales pesados
Incrementan la actividad enzimátia en el suelo
Interacciones sinérgicas entre bacterias y Rhizobios
sobre el crecimiento de plantas
bacteria Cepa de Rhizobio Beneficia
incrementando
Pseudomonas sp Bradyhizobium sp Suministro de N2 y P en
granos verdes
Pseudomonas sp Rhizobium
leguminosarum biovar
viceae
Altura, longitud de
raíces y peso seco de
chícharos
Pseudomonas striata
Azospirillum sp
Rhizobium sp Chícharo de guinea
Pseudomonas
fluorescens
B. japonicum Soya
Hongos productores de micorrizas
(HPM) y microbios de la rizósfera
Los HPM interactúan de manera natural y se les
conoce como m.o. micorrizosféricos.
Las rizobacterias actúan como “bacterias que ayudan
a las micorrizas”; producen sustancias biológicamente
activas.
Estimulan el crecimiento del micelio y la germinación
Colonización de las micorrizas
Germinación de esporas
Los HPM interactúan sinérgicamente estimulando
el crecimiento de la planta
Mejoran la adquisición de nutrientes, inhiben a hongos patógenos de plantas, aumentan las ramificaciones de la raíz
Resultados físicos adicionales: consumo de carbono por las bacterias de la superficie de las hifas del hongo, por proporcionarles una ventaja competitiva.
Interacciones directas
Suministro de energía rica en compuestos de carbono producidos por las plantas huésped
Cambios en la micorrizósfera (pH inducido por el hongo)
Competencia por nutrientes, exudados fúngicos de compuestos inhibitorios o estimulantes
Interacciones indirectas
Modificación de los exudados de las raíces y estructura del suelo
Grupos de bacterias que interactúan con hongos
productores de micorrizas (HPM)
HPM con fijadoras de
nitrogeno simbióticas
HPM con fijadoras de
nitrógeno asimbióticas
HPM con bacterias que
solubilizan fosfatos
HPM con bacterias rizósferas
Consorcio microbianoGrupo de diferentes especies de m.o. que
actúan juntos como una comunidad
Los organismos trabajan juntos en un sistema complejo en donde
todos se benefician de las actividades de otros en la comunidad
Un consorcio microbiano es mucho más eficiente que una sola
cepa de m.o. con diferentes capacidades metabólicas
Carácterísticas de un consorcio microbiano ideal
Actuar rápido y elevada competencia en la rizósfera
Sinergista con cada organismo
Capaz de crecer con o sin aire
Producir enzimas de modo natural (amplia capacidad
degradativa)
Fácil de manipular y multiplicar la masa
Ampio espectro de acción
Elevada vida de anaquel y buena estabilidad
Tolerante a la desecación, calor, oxidación y radiación UV
No tóxico, no patogénico y no corrosivo
Económico y seguro al medio ambiente
Ventajas
Las cepas puras de m.o. no son capaces de degradar
todos los compuestos, por lo que el consorcio
microbiano es esencial en la completa mineralización
de cualquier compuesto.
Un consorcio microbiano es más resistente a cambios
en el medio ambiente.
Competencia y supervivencia en el medio ambiente,
comparado con una cepa pura.
El consorcio microbiano es capaz de manipularse y
adecuarse a una variedad de desechos complejos.
Conclusiones
Con el incremento de la importancia concerniente al impacto
de fertilizantes y pesticidas convencionales, el uso consorcios
microbianos constituye una alternativa prometedora de gran
importancia en el futuro, ya que abre una ventana de
oportunidades y crea espacios vivientes, en armonía con la
naturaleza y sin afectar los ecosistemas.