Efecto de arsenico en la interaccion soja-microorganismos rizosfericos. Mecanismos involucrados en la tolerancia y rizorremediacion del metaloide

Abstract

En Argentina, la soja se cultiva a menudo en suelos con concentraciones moderadas o altas de arsénico (As) o bajo riego con agua subterránea contaminada. El objetivo general de esta Tesis consistió en evaluar los posibles mecanismos de respuesta de este cultivo frente al As y analizar cómo contribuye en dicha respuesta la inoculación con microorganismos rizósféricos, que jugarían un papel crucial en la biodisponibilidad y fitotoxicidad del contaminante Se comprobó que el As afecta negativamente el crecimiento de soja, alterando tanto los parámetros germinativos como la biomasa radical y aérea. Como consecuencia, se desencadenaron diferentes mecanismos tales como la activación de enzimas antioxidantes y la inducción temprana del gen que codifica para una fitoquelatina sintasa (pcs1), que favoreció la acumulación de As y su fitoestabilización. Se demostró que el metaloide actuaría a nivel de membrana plasmática como un inductor primario activando la síntesis de segundos mensajeros como el ácido fosfatídico (PA), que desempeñaría funciones clave en la activación de diferentes componentes de vías de señalización y modularía la serial de ABA implicada, entre otros procesos, en el cierre estomático. Esta respuesta, junto con la obstrucción de vasos xilemáticos y la reducción de la biomasa radical estarían implicados en la disminución de la velocidad de absorción de las soluciones de riego, conteniendo AsIII, principalmente. Además, se determinó que el riego continuo e intensivo con aguas arsenicales intensifica su efecto deletéreo y aumenta la probabilidad de su translocación El simbionte Bradyrhizobium japonicum E109 resultó sensible al metaloide mientras que Azospirillum brasilense Az39 creció incluso en altas concentraciones de AsIII. Si bien la movilidad se vio afectada, principalmente en El 09 en presencia de AsIII, ambas cepas produjeron EPS y biofilm, que constituirían mecanismos de tolerancia al estrés Ambas bacterias mostraron capacidades similares para reducir AsV, pero Az39 fue más eficiente en la oxidación AsIII y acumulación de As, lo cual sumado a la producción de elevadas concentraciones de ATA, aún en presencia del contaminante, la convierten en una cepa interesante para co-inoculación en ambientes contaminados con As En ensayos de inoculación, el As afectó la simbiosis soja-Bradyrhizobium, produciendo reducción del número de nódulos, inhibición de la actividad nitrogenasa y disminución del contenido de N total en plantas. Sin embargo, la inoculación con E109 promovió el desarrollo temprano de las plantas, en presencia de As, mejorando parámetros germinativos, aumentando la biomasa total, y atenuando los efectos tóxicos del contaminante. Az39 produjo efectos similares, aunque menores que E109, pero redujo la translocación de As hacia parte aérea, mejorando el potencial fitoestabilizador de las raíces de soja y disminuyendo el riesgo de introducción del contaminante en la cadena alimentaria Este trabajo constituye la primera evidencia científica de la modulación del estrés por As en soja mediante vías de señalización celular y aporta conocimientos que abren nuevas perspectivas a la innovación en formulados biológicos que mejoren el desarrollo y sustentabilidad de este cultivo bajo estas condiciones desfavorables