Selección artificial de ecosistemas para la mejora de inoculantes para soja - Brignoli, Damián (2025)
En este trabajo de Tesis Doctoral se exploró una estrategia de selección artificial aplicada a comunidades microbianas rizosféricas con el objetivo de mejorar la fijación biológica de nitrógeno (FBN) en soja [Glycine max (L) Merr.], un cultivo de gran relevancia económica en Argentina. Frente a las limitaciones que presentan los inoculantes tradicionales en suelos con historial previo de cultivo de esta leguminosa, se implementó un enfoque de ingeniería del microbioma mediado por la planta para establecer consorcios microbianos funcionalmente optimizados. El objetivo general del trabajo fue obtener consorcios microbianos rizosféricos, someterlos a selección artificial durante ciclos sucesivos, y estudiar su composición, interacciones y efectos sobre la planta, evaluando su impacto simbiótico y su potencial para mejorar la FBN en soja. Para ello, se partió de microorganismos rizosféricos aislados de dos suelos de la Provincia de Buenos Aires con características fisicoquímicas contrastantes. Los aislamientos bacterianos fueron caracterizados en función de sus propiedades como promotores del crecimiento vegetal, se estableció su clasificación taxonómica por secuenciación del gen que codifica el ARNr 16S, y se cultivaron en un medio rico para conformar el consorcio inicial. A continuación, se llevaron a cabo ocho ciclos de inoculación y selección recurrente bajo condiciones controladas. En cada ciclo, se seleccionaron las plantas con mayor contenido de clorofila foliar, medido mediante un clorofilómetro portátil, un método validado en esta tesis por su correlación positiva con el contenido de nitrógeno en la biomasa aérea y el peso seco de nódulos plantas de de soja. Las rizósferas de estas plantas fueron combinadas para inocular la siguiente generación, favoreciendo el enriquecimiento de taxones asociados a un mejor desempeño vegetal. La caracterización molecular de los consorcios seleccionados —mediante BOX-PCR, secuenciación del gen que codifica el ARNr 16S e inferencia funcional—reveló cambios progresivos en la composición y funciones microbianas, destacándose la emergencia de Bradyrhizobium diazoefficiens como principal simbionte en los nódulos. Los análisis de coocurrencia e inferencia funcional sugirieron una mayor estabilidad ecológica y posibles interacciones cooperativas dentro del microbioma seleccionado. Asimismo, se identificaron cepas de B. diazoefficiens portadoras del gen nosZ, que codifica la óxido-nitroso reductasa, enzima terminal del proceso de desnitrificación. Este hallazgo es relevante, ya que estas cepas podrían reducir las emisiones de óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero, contribuyendo a una simbiosis más eficiente y ambientalmente sostenible. El consorcio derivado de la sexta ronda de selección recurrente mostró los mayores niveles de clorofila bajo las condiciones ensayadas y cierta superioridad en número y peso seco de los nódulos en suelo no estéril bajo condiciones controladas. Por ello, el mismo fue elegido para su evaluación en condiciones agronómicas reales. En ensayos exploratorios realizados en dos localidades de la Provincia de Buenos Aires (La Plata y Pergamino), se comparó su desempeño con un testigo sin inocular y con una mezcla de cepas de B. diazoefficiens, las mismas que se inocularon al comienzo de la estrategia de selección. Si bien no se detectaron diferencias estadísticamente significativas en rendimiento en grano, se observó una tendencia positiva en el tratamiento con la mezcla de cepas de rizobios respecto al consorcio seleccionado. No obstante, los resultados de campo ponen en evidencia los desafíos que implica trasladar consorcios microbianos seleccionados en condiciones controladas a entornos agrícolas complejos, donde influyen la microbiota nativa, la dinámica del suelo y factores ambientales difíciles de reproducir. Sin embargo, la estrategia demostró que la selección artificial dirigida por la planta es capaz de modificar la estructura y función del microbioma rizosférico, enriquecer simbiontes eficientes y generar comunidades con propiedades emergentes. En consecuencia, los hallazgos respaldan que la FBN es susceptible de mejora mediante SynCom obtenidos por selección dirigida, y que el contenido de clorofila constituye un indicador fisiológico confiable para monitorear la eficacia de la simbiosis. Por otra parte, se reconoce la necesidad de profundizar en la estabilidad funcional, la compatibilidad con la microbiota nativa, y aspectos críticos como la formulación y persistencia de los consorcios. Se propone, además, avanzar hacia ensayos multisitio, en diferentes campañas agrícolas y con mayor replicación para validar su potencial agronómico. Este trabajo constituye una prueba de concepto para el uso de la selección artificial de microbiomas como un nuevo marco para el desarrollo de bioinoculantes en soja. Al integrar la selección a nivel comunitario con herramientas ómicas, se presenta una estrategia integral basada en principios ecológicos para mejorar la FBN en este cultivo. Los resultados destacan el potencial de diseñar inoculantes de nueva generación basados en comunidades funcionales y alineados con los objetivos de sostenibilidad frente al cambio climático.