Estudio publicado en Mexican Journal of Phytopathology

Afiliación taxonómica de especies de Bacillus permite predecir su capacidad de biocontrol

9 de julio de 2024

Un grupo de investigadores mexicanos estudió la amplia maquinaria de metabolitos secundarios que produce Bacillus. Los resultados arrojaron que a menor distancia evolutiva de Bacillus subtilis, existe una elevada capacidad potencial para producir compuestos de control biológico.

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Bacillus es un género grande y diverso que comprende bacterias ubicuas aisladas de diversos ambientes, como agua (salada y dulce), alimentos y suelo, con alta presencia en la rizosfera de varios cultivos. Las especies de Bacillus son formadoras de endosporas, estructuradas por paredes gruesas en el interior de las células bacterianas, que están compuestas por proteínas y protegen el genoma bacteriano. 

Además, son resistentes a temperaturas extremas, al bajo contenido de agua, a los rayos ultravioleta, y a los procesos químicos y físicos, lo que permite a las bacterias sobrevivir cuando se enfrentan a condiciones desfavorables.

Por lo anterior, Bacillus está ampliamente distribuido en los agroecosistemas, colonizando suelos, agua y plantas, y es el género de bacterias más estudiado a nivel mundial, basándose en diversos análisis e investigaciones centrados en su diversidad genética y metabólica.

Varios estudios han reportado el gran impacto de este género en diferentes áreas, principalmente en la agricultura, donde es ampliamente utilizado debido a sus rasgos metabólicos asociados a la mejora de la disponibilidad de nutrientes por las plantas, la inducción de la defensa vegetal, la síntesis de fitohormonas, y el control de enfermedades, por mencionar solo algunos.

Precisamente este último rasgo funcional, como controlador biológico de fitopatógenos, es por el que más se usa en la agricultura alrededor del mundo. Bacillus cuenta con una amplia versatilidad de mecanismos de biocontrol, como la producción de antibióticos, sideróforos, enzimas líticas, toxinas y la inducción de resistencia sistémica de las plantas.

LIPOPÉPTIDOS PRESENTAN ACTIVIDAD ANTIBACTERIANA Y ANTIFÚNGICA

Además, Bacillus es capaz de producir metabolitos secundarios con actividad biocontroladora, como lipopéptidos, produciendo al menos 98 tipos diferentes. Estas moléculas tienen una naturaleza anfipática (un extremo hidrofílico, soluble en agua y otro hidrofóbico), e interfieren en la membrana citoplasmática de las células bacterianas o fúngicas, actuando como antimicrobianos e induciendo resistencia sistémica en las plantas hospedantes, estimulando los mecanismos de defensa.

Mediante la liberación de lipopéptidos, que tienen distintas características, como las fengicinas, que presentan una elevada actividad antibacteriana y antifúngica, Bacillus controla la germinación de diversos patógenos, principalmente mediante la interrupción de sus membranas celulares, lo que afecta el desarrollo celular.

La amplia maquinaria de metabolitos secundarios que produce Bacillus fue el objeto de estudio de un grupo de investigadores mexicanos, que buscaron predecir la presencia de las capacidades biológicas de Bacillus a partir de la afiliación taxonómica de su especie. El resultado de su trabajo se publicó en la Revista Mexicana de Fitopatología (Mexican Journal of Phytopathology).

DISTANCIA EVOLUTIVA DE BACILLUS SUBTILIS INCIDE EN CAPACIDAD DE BIOCONTROL

El estudio utilizó los índices de parentesco genómico global (OGRI), que indican el grado de similitud entre dos secuencias de un genoma. A continuación, usaron la plataforma Realphy para crear el árbol filogenómico. Por último, la predicción de clusters de genes biosintéticos (BGC) asociados al control biológico de fitopatógenos se desarrolló utilizando antiSMASH v6.0, que permite la identificación, detección y caracterización de anotaciones rápidas y el análisis de grupos de genes responsables de la biosíntesis, la regulación, la resistencia y el transporte de metabolitos. 

Gracias a esta estrategia, el equipo de investigación pudo correlacionar y predecir la capacidad de control biológico de las especies de Bacillus en función de su afiliación taxonómica, ya que a menor distancia evolutiva de Bacillus subtilis, observaron una elevada capacidad potencial para producir compuestos de control biológico. Sin embargo, los autores señalan que “no se descarta la posibilidad de que adquieran la capacidad de producir nuevos compuestos de control biológico durante su separación evolutiva”.

Para los investigadores, este trabajo valida la correlación entre la afiliación taxonómica de las especies de Bacillus estudiadas y su capacidad de biocontrol, muy útil durante la etapa de bioprospección para el diseño de bioplaguicidas prometedores.

Puede acceder al estudio completo aquí.

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