El olivo es un icono del mediterráneo que tiene fuertes impactos económicos, sociales y ecológicos en España. Según las estadísticas de producción alimentaria y agricultura de FAOSTAT alrededor de 10,5 millones de hectáreas están dedicadas al cultivo del olivo en todo el mundo. Si esto parece mucho…ni más, ni menos que el 98% de la superficie cultivada se localiza en la cuenca mediterránea. Esta zona es un agroecosistema de gran relevancia y biodiversidad. Tampoco tenemos que olvidar los numerosos beneficios nutricionales que nos aporta el aceite de oliva virgen. Esta grasa vegetal nos ayuda a reducir la aparición de enfermedades cardiovasculares como la hipertensión, algunos tipos de cáncer, la diabetes tipo 2, entre otras muchas. Además, estimula nuestro microbioma intestinal, generando una mayor diversidad de bacterias beneficiosas en nuestro sistema digestivo.
A diferencia de la mayoría de los cultivos frutales, el olivo está bien adaptado a las condiciones ambientales de las diferentes zonas climáticas mediterráneas. Como son, una gran amplitud térmica (que oscila entre los 0 y los 38ºC), el estrés salino o la privación de agua (producida principalmente por las sequías estivales). Dichas condiciones ambientales y agroclimáticas tienen un impacto significativo en las plantas y en las comunidades microbianas que conviven con ellas.
Al igual que los humanos, las plantas también necesitan un microbioma para vivir. En nuestro caso, la más estudiada es la microbiota intestinal que proporciona importantes beneficios tanto nutricionales como para el correcto desarrollo celular y la mejora de nuestro sistema inmunológico. En el caso del olivo es importante destacar que existen una enorme diversidad de bacterias y hongos que conviven tanto en el interior como en la superficie de las raíces e incluyendo el suelo que las rodea. Algunos de estos microorganismos son patógenos (es decir, que son dañinos para la planta) y algunos de ellos son muy temidos por los agricultores. Entre ellos, los hongos de la especie Verticillium dahliae son los culpables de la verticilosis del olivo (enfermedad que lleva décadas suponiendo un gran problema en el olivar y en la que actualmente se sigue investigando el modo de frenarla). O las bacterias de la especie Xylella fastidiosa, causantes del síndrome del declive rápido del olivo (esta bacteria es de origen americano y sus devastadores efectos en el olivo se observaron por primera vez en la Unión Europea hace pocos años, concretamente en la provincia de Lecce, al sureste de Italia).
No obstante, hay que subrayar que la mayoría de los microorganismos que se encuentran en las raíces tienen efectos beneficiosos para la planta. Algunos son conocidos como agentes de biocontrol, pues tienen un papel protector frente a los patógenos. Un ejemplo es la cepa bacteriana Pseudomonas simiae PICF7 (esta cepa ha demostrado ser muy útil en la reducción de los efectos de la verticilosis del olivo gracias a que induce una amplia variedad de respuestas de defensa de la propia planta). Otros promueven el crecimiento vegetal y aumentan el vigor de la planta favoreciendo su adaptación a posibles condiciones desfavorables. Destacan los hongos Glomeromycetes que ayudan a las plantas a captar nutrientes del suelo. Dichos hongos forman micorrizas arbusculares, unas estructuras intracelulares que permiten establecer una simbiosis planta-hongo que resulta positiva para ambos.
Recientemente nuestro grupo de investigación con la colaboración del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC) y la Universidad de Jaén, hemos detallado por primera vez las relaciones que se establecen entre la expresión de genes en el sistema radicular del olivo y las comunidades microbianas asociadas al mismo. El estudio se centra en dos grupos de olivos cultivados en una finca situada en el banco mundial de germoplasma de olivo en el IFAPA de Córdoba. Observamos que ambos grupos presentan un perfil microbiano muy distinto habitando el interior de sus raíces. Esta divergencia se correlaciona con diferencias en los perfiles de expresión génica entre los dos grupos. Destacamos que “muchos de estos genes están relacionados con un papel protector de respuesta a estreses”.
Estudios anteriores han analizado por separado las alteraciones en la expresión génica de la planta y en sus comunidades microbianas, en respuesta a estrés de tipo biótico (ej. infecciones por patógenos) o abiótico (ej. estrés hídrico en la estación estival). Sin embargo, apenas hay estudios que evalúen al mismo tiempo el efecto de las condiciones ambientales tanto en la planta hospedadora como en la comunidad microbiana que habita en él. Desde esta perspectiva holística, considerando al hospedador y a sus huéspedes microscópicos como un todo (holobionte), es posible ir un paso más allá y estudiar las interacciones que co-ocurren entre los distintos genes de la planta y su microbiota.
En el presente estudio se pone de manifiesto la importancia que tienen las bacterias Actinophytocola por su habilidad para crecer en suelos muy deficientes en agua. Cabe destacar que se han aislado cepas de este género de costras de suelos en condiciones de sequía extrema como es el caso del desierto del Sahara o el desierto del Tengger, al noroeste de China.
Observamos una clara correlación entre individuos del género Actinophytocola y los perfiles de expresión que mostraron los genes de las raíces de los olivos para adaptarse a sus condiciones medioambientales y defenderse de posibles patógenos en un largo período de escasez de agua. De hecho, encontramos que un grupo de genes de la planta relacionados con la defensa frente a hongos patogénicos y con el engrosamiento y endurecimiento de la pared celular de dichas raíces se sobreexpresaban en el grupo de olivos en el que este género bacteriano era más predominante.
El conocimiento sobre el vínculo entre las comunidades microbianas asociadas al olivo y el crecimiento, desarrollo y adaptación a las limitaciones bióticas de este árbol es todavía muy fragmentario. Este estudio ofrece una visión de la comunicación que existe entre el sistema radicular del olivo y la microbiota que habita en su interior. Estrategias como la abordada permitirán conocer mejor el estado de salud, desarrollo y adaptación de las plantas, así como la contribución de su microbiota ante un determinado escenario medioambiental. Los resultados abren una puerta para llevar a cabo nuevas estrategias de recuperación y mejora de los cultivos.
Referencia:
Fernández González, A. J.; Ramírez-Tejero, J. A.; Nevado Berzosa, M.; Luque. F.; Fernández López, M. & Mercado Blanco. J. (2021) Coupling the endophytic microbiome with the host transcriptome in olive roots, Computational and Structural Biotechnology Journal, Volume 19. DOI: https://doi.org/10.1016/j.csbj.2021.08.035.
Más información en:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037021003664
Sobre este blog
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