Investigadores de la Universidad de Kansas han descubierto que los microbios del suelo en Kansas llevan 'memorias' de sequías pasadas, influyendo en el crecimiento y la resiliencia de las plantas. Las plantas nativas responden más fuertemente a estos legados microbianos que cultivos como el maíz, lo que sugiere adaptaciones co-evolutivas. El descubrimiento, publicado en Nature Microbiology, resalta aplicaciones potenciales para la agricultura en medio del cambio climático.
Un estudio publicado en Nature Microbiology examinó suelos de seis localidades en Kansas, que van desde las regiones más húmedas del este hasta las High Plains más secas en el oeste, influenciadas por la sombra de lluvia de las Rocky Mountains. La investigación probó 'efectos de legado', donde los microbios adaptados a los climas locales durante años moldean las propiedades del suelo y el rendimiento de las plantas.
"Las bacterias y hongos y otros organismos que viven en el suelo pueden terminar teniendo efectos importantes en cosas que importan, como la captura de carbono, el movimiento de nutrientes y lo que nos interesa particularmente: los efectos de legado en las plantas", dijo la coautora Maggie Wagner, profesora asociada de ecología y biología evolutiva en la Universidad de Kansas.
El equipo, en colaboración con la Universidad de Nottingham en Inglaterra, realizó experimentos en la Universidad de Kansas. Expusieron comunidades microbianas de estos suelos a agua abundante o limitada durante cinco meses, creando historias de humedad contrastantes. Incluso después de miles de generaciones bacterianas, la memoria de sequía seguía siendo detectable.
Las plantas nativas, como el gamagrass, mostraron respuestas más fuertes a estos legados en comparación con el maíz, un cultivo domesticado en Centroamérica e introducido en la zona hace solo unos pocos miles de años. "Creemos que tiene algo que ver con la historia co-evolutiva de esas plantas, lo que significa que durante períodos muy largos, el gamagrass ha estado viviendo con estas comunidades microbianas exactas, pero el maíz no", explicó Wagner.
El análisis genético reveló una mayor actividad del gen de la sintasa de nicotianamina en plantas bajo condiciones de sequía, pero solo cuando se emparejaba con microbios experimentados en sequía. Este gen ayuda a la adquisición de hierro del suelo e influye en la tolerancia a la sequía. Los hallazgos sugieren que los genes del gamagrass podrían mejorar la resiliencia del maíz, informando esfuerzos biotecnológicos en la industria de la agricultura microbiana de miles de millones de dólares.
La autora principal Nichole Ginnan, ahora en la Universidad de California-Riverside, y otros colaboradores, incluyendo Natalie Ford, ahora en Pennsylvania State University, contribuyeron a este trabajo interdisciplinario financiado por la División de Sistemas Organismales Integrativos de la National Science Foundation.