La caña de azúcar contiene un rico microbioma bacteriano y fúngico que puede contribuir a la sostenibilidad del cultivo

Investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) —integrado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA)— y la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp, Brasil) han descrito la riqueza y abundancia del microbioma asociado a la caña de azúcar utilizando enfoques metagenómicos y basados en cultivo. El trabajo se ha plasmado en dos artículos publicados en la revista Scientific Reports. El consorcio de investigadores que ha realizado el estudio es fruto del centro mixto UPM-Unicamp y cuenta con el apoyo de Repsol y Repsol-Sinopec.

La caña de azúcar es el cultivo con mayor eficiencia fotosintética conocida, con rendimientos que exceden ampliamente las 120 toneladas métricas de biomasa por hectárea. Brasil es el mayor productor mundial de caña y de azúcar, hasta el punto que parte de ese azúcar se transforma en etanol de automoción, en lo que representa la industria de biocombustibles más exitosa hasta la fecha.
El cultivo de la caña de azúcar en Brasil es altamente sostenible, produciendo, año tras año, altos rendimientos con fertilizaciones modestas. Durante mucho tiempo se ha sospechado que los microorganismos asociados a la caña juegan un papel fundamental en esa sostenibilidad, pero hasta ahora no se disponía de una descripción completa del microbioma de la caña de azúcar.

Mediante el uso de metodologías NGS (análisis de datos de secuenciación masiva) de última generación, los investigadores han puesto de manifiesto la existencia de un microbioma diverso y abundante, tanto en bacterias (más de 23.800 unidades taxonómicas operativas, UTO) como, singularmente, en hongos (más de 11.000 UTO), distribuido de forma característica a lo largo de los diferentes compartimentos de la planta. Pese a su diversidad, el microbioma está dominado por un núcleo reducido de familias microbianas con características potencialmente importantes para el crecimiento de la planta y para los procesos de fermentación posteriores. A este respecto, es destacable la elevada abundancia de levaduras como componentes del microbioma del tallo.

Los investigadores han descrito también la construcción de una gran colección de aislamientos de consorcios microbianos basados en el microbioma, así como una nueva metodología de alto procesamiento para la caracterización de sus genes 16S rRNA basada en la secuenciación casi completa del gen mediante la generación de amplicones multiplexados y secuenciados en la plataforma PacBio RSII. El cruzamiento de esta información con los datos previamente obtenidos de estructura y abundancia del microbioma permitirá la identificación de asilamientos que potencialmente dominan la estructura y funciones del microbioma, abriendo, de ese modo, el camino para diseñar y probar microbiomas sintéticos con capacidad para mejorar el crecimiento vegetal y el rendimiento del cultivo.

DE SOUZA, RS; OKURA, VK; ARMANHI, JS; JORRIN, B; LOZANO, N; DA SILVA, MJ; GONZALEZ-GUERRERO, M; DE ARAUJO, LM; VERZA, NC; BAGHERI, HC; IMPERIAL, J; ARRUDA, P. 2016. “Unlocking the bacterial and fungal communities assemblages of sugarcane microbiome”. Scientific Reports. DOI: 10.1038/srep28774.

ARMANHI, JSL; DE SOUZA, RSC; DE ARAÚJO, LM; OKURA, VK; MIECZKOWSKI, P; IMPERIAL, J; ARRUDA, P. 2016. “Multiplex amplicon sequencing for microbe identification in community-based culture collections”. Scientific Reports. DOI: 10.1038/srep29543.