Arthrocnemum macrostachyum y su microbioma como herramienta para la recuperación de suelos degradados

Resumen

La contaminación por metales y pesados y la salinidad afectan a la calidad de los suelos agrícolas, disminuyendo el número de tierras utilizadas para la agricultura. Estos problemas afectan directamente a todos los seres vivos, incluidos los humanos. En esta Tesis Doctoral, se usó a la planta Arthrocnemum macrostachyum y a su microbioma como herramienta para la fitorremediación de los suelos degradados por estos contaminantes. A. macrostachyum es una planta halófita hiperacumuladora e hipertolerante al cadmio y podría ser usada como herramienta de fitorremediación. Esta planta crece de manera natural en las marismas del Odiel, un ecosistema contaminado con altos niveles de metales pesados. Durante este trabajo se aislaron un total de 48 bacterias (18 de la rizosfera de A. macrostachyum y 30 endófitos de esta misma planta) y todas ellas pudieron crecer en presencia de metales pesados y sal. Al menos una de las principales propiedades PGP (promotoras del crecimiento de la planta) estuvo presente en todas las bacterias aisladas y se observaron altos valores de estas propiedades. La presencia de metales pesados en el medio afectó a la producción de las propiedades PGP por las bacterias. Este efecto puede ser negativo o positivo, dependiendo del metal, la cepa y la propiedad PGP. Por otro lado, un alto número de estas bacterias aisladas podrían ser nuevas especies no descritas y estas cepas también fueron estudiadas. Los resultados obtenidos sugieren que estas bacterias podrían promover el crecimiento de las plantas incluso en presencia de metales pesados y que el conjunto de planta y bacterias podría ser una interesante herramienta de fitorremediación. Por ello, dos consorcios bacterianos formados por las mejores bacterias rizosféricas (CR) y los mejores endófitos (CE) fueron seleccionados en base a su resistencia a metales pesados y a sus propiedades PGP. La cinética de germinación de semillas de A. macrostachyum fue observada en presencia y ausencia de metales pesados usando estos dos consorcios. Por otro lado, un experimento de invernadero fue diseñado a partir de las semillas para investigar el papel de los consorcios en la capacidad de A. macrostachyum de captar y tolerar metales pesados cuando crece en sedimentos contaminados con metales. A las plantas se les asignaron tres tratamientos (inoculadas con el consorcio CR, inoculadas con el consorcio CE y sin inocular). Para empezar, la inoculación bacteriana aceleró la germinación de las semillas tanto en presencia como en ausencia de metales pesados. Ambos consorcios mejoraron la capacidad de A. macrostachyum para acumular iones en sus raíces y, además, también se amortiguaron los niveles de toxicidad. Las bacterias tuvieron un efecto beneficioso en el aparato fotosintético de las plantas, así como en la modulación de la maquinaria de estrés oxidativo. Estos resultados sugieren que la inoculación de A. macrostachyum con las bacterias seleccionadas podrían favorecer el establecimiento y el crecimiento de esta planta en marismas contaminadas y mejorar la eficiencia de la remediación. Con respecto al problema de la salinización de suelos agrícolas, hubo con creciente interés en la revegetación de estos suelos usando planta halófitas. En esta Tesis Doctoral se aislaron 8 endófitos de la parte aérea de plantas de A. macrostachyum crecidas en suelos agrícolas de la zona de Lebrija. Estas bacterias aisladas pertenecieron al género Bacillus y otros géneros relacionados. Se determinaron la presencia de propiedades PGP, la presencia de actividades enzimáticas y la tolerancia a sal. Las mejores bacterias fueron seleccionadas para la formación de un consorcio, con el cuál se estudió los efectos en la inoculación en la germinación de las semillas y en el desarrollo de las plantas en presencia de distintos tratamientos con sal (0, 510 y 1030 mM). La inoculación mejoró considerablemente la germinación de las semillas y el porcentaje de germinación. Además, la inoculación con el consorcio disminuyó los efectos de la salinidad, mejorando el crecimiento de las plantas e incrementando el potencial de A. macrostachyum de acumular Na+ en los tallos. Estos resultados sugieren que las bacterias aisladas de la filosfera de las plantas de A. macrostachyum parecen jugar un papel importante en la tolerancia de la planta a la sal bajo concentraciones de sal estresantes, mejorando la germinación de las semillas y el desarrollo de la planta.