Analisis genomico y funcional de los mecanismos de promocion del crecimiento vegetal en Bradyrhizobium japonicum E109, la cepa mas utilizada en la formulacion de inoculantes para soja en la Republica Argentina

Abstract

En esta tesis se presentarán resultados del análisis genómico y funcional de Bradyrhizobiumjaponicum cepa E109, una de las cepas más utilizadas en nuestro país para la formulación deinoculantes para soja. El genoma de esta bacteria contiene un único replicón de 9.224.208 pares debases (9.2 Mpb). El análisis post-secuenciación determinó la existencia de numerosas secuenciasrelacionadas con mecanismos de promoción del crecimiento vegetal y otros relacionados con elestilo de vida rizosférica de este microorganismo. Como uno de los mecanismos más importante sedestacó aquel relacionado con la producción de fitohormonas y dentro de ellas el ácido indol-3-acético (AIA). El estudio del metabolismo y homeostasis del AIA y otras auxinas, determino que enB. japonicum E109 no es capaz de acumular concentraciones cuantificables de AIA aunque posea lainformación genética para biosintetizar esta molécula. E109 tiene capacidad de degradar, tantoauxinas naturales (AIA), como sintéticas (IBA y ANA), aunque la velocidad de degradación esmayor en el caso de las primeras. B. japonicum E109 tiene la capacidad de hidrolizar conjugados deAIA con aminoácidos (AIA-amidas) o glucosa y degradar la hormona en una reacción simultánea oposterior pero no es capaz de conjugar la hormona con aminoácidos. La hidrólisis y el catabolismode AIA y AIA-amidas, se realiza en cualquier fase de la curva de crecimiento bacteriana, pero lafase donde es más rápida es la reacción es la exponencial. Ensayos con la adición exógena de AIA acultivos puro de E109 determinaron que la cepa es capaz de catabolizar rápidamente la hormona yeste fenómeno ocurrió de una forma no independiente a la presencia de la hormona (constitutiva). Através de un abordaje in sílico e in vitro, pudimos confirmar que la degradación de AIA es B japonicum E109 depende de una 3-fenilpropionato dioxigenasa con dos sub-unidades y codificadapor los genes iacC y iacD. El análisis transcriptómico obtenido por el catabolismo de AIA porE109, determinó que esta molécula afecto su metabolismo de manera global y particularmente anivel de ciertos mecanismos fisiológicos relacionados con la capacidad de la bacteria para promoverel crecimiento vegetal. El catabolismo de AIA indujo la sobreexpresión de genes de la fijación denitrógeno y simbiosis, quimiotaxis y movilidad, y genes de la respuesta generalizada a estrésmientras que reprimió la expresión de genes de la biosíntesis de AIA.