Análisis del metabolismo procariótico del nitrógeno en la rizosfera de quercíneas del espacio protegido de Sierra Nevada mediante técnicas moleculares y metagenómicas

Résumé

Las bacterias son indicadores tempranos de cambios en el ambiente debido a su papel en los distintos ciclos biogeoquímicos de los elementos y a su sensibilidad a las alteraciones del ambiente, teniendo un papel fundamental en el ciclo del N, ya que son los únicos seres vivos del planeta con capacidad para fijar el nitrógeno molecular atmosférico en forma de amonio, haciéndolo disponible para el resto de organismos. El objetivo principal del presente trabajo es analizar el papel de las bacterias como posibles bioindicadores de los cambios ambientales que sufren algunas de las formaciones boscosas del Parque Nacional de Sierra Nevada. Para ello se ha realizado un estudio de la diversidad de fijación de Nitrógeno y un análisis del potencial genético del ciclo del Nitrógeno en la rizosfera de un robledal en gradiente altitudinal, en la comparación robledal versus encinar, y en un encinar 3 y 6 años después de un incendio forestal. Además, también se ha realizado análisis de las bacterias formadoras de nódulos fijadores de Nitrógeno en las raíces de Genista versicolor Boiss., piornal amarillo, formación vegetal responsable de la formación de suelo en alta montaña. Los resultados obtenidos muestran que G. versicolor es nodulada por bacterias pertenecientes al género Bradyrhizobium, siendo predominante la presencia de B. canariense biovar genistearum. Además G. versicolor es una planta promiscua, ya que puede ser nodulada por otras 2 especies de Bradyrhizobium, perteneciendo una de ellas a un nuevo simbiovar que hemos denominado sierranevadense. En cuanto a la diversidad de organismos diazotróficos, se ha observado que la muestra de encinas quemadas es la que menor riqueza y diversidad presenta, aunque ha aumentado entre los 3 y 6 años después del incendio, existiendo como género mayoritario Azospirillum y Clostridium respectivamente para cada año. En la rizosfera de robles se observa una correlación positiva entre la riqueza y diversidad de microorganismos diazotróficos y la relación C/N, la concentración de Mg2+ y Ca2+, la salinidad y el pH del suelo. De acuerdo al análisis de diversidad del gen nifH el phylum Cyanobacteria es el más abundante. En la zona de expansión del robledal predomina Sinorhizobium y en las zonas menos alteradas abunda Methylobacterium. En la rizosfera de las formaciones boscosas de quercíneas mínimamente alteradas la abundancia relativa del género Methylobacterium podría ser un indicador de la calidad del suelo, ya que presenta una gran abundancia en estas muestras. En la rizosfera de las formaciones boscosas de quercíneas mínimamente alteradas el potencial genético del ciclo del nitrógeno nos muestra un ecosistema desarrollado en el caso del robledal, y en fase de alcanzarlo en el caso del encinar. El phylum Proteobacteria es diferencialmente predominante en el robledal, y el de Acidobacteria en la rizosfera del encinar. Los microorganismos rizosféricos del robledal en la zona de expansión presentan un ciclo del nitrógeno con bajas pérdidas y altas entradas de este elemento, lo cual es característico de un ecosistema en desarrollo. Además, el phylum Proteobacteria, con microorganismos típicamente heterótrofos, presenta una menor abundancia. También se observa que cuando se produce un incendio forestal la microbiota asociada a la raíz potencia la obtención de nitrógeno desde fuentes inorgánicas, mientras que en el ecosistema no alterado lo obtiene de compuestos orgánicos. Los phyla bacterianos típicos del ecosistema no alterado, Proteobacteria y Acidobacteria, son reemplazados por el phylum Actinobacteria, destacando la presencia de los géneros Arthrobacter, Mycobacterium, Modestobacter y Blastococcus.