Desarrollo de bioinoculantes para cultivos de interés agronómico expuestos a condiciones de estrés abiótico, utilizando nuevas cepas de Bacillus sp.

Abstract

Las rizobacterias promotoras del crecimiento en plantas (PGPR por Plant Growth Promoting Rhizobacteria) son bacterias beneficiosas que tienen la capacidad de colonizar las raíces de las plantas, promover su crecimiento y actuar como antagonistas de patógenos (biopesticidas o curasemillas biológicos). En el presente proyecto se plantea, como objetivo general, obtener productos novedosos a ser utilizados como bioinoculantes en cultivos extensivos e intensivos de interés agronómico, crecidos bajo condiciones de estrés, evaluando la capacidad promotora de crecimiento y de biocontrol de nuevas cepas de Bacillus, para cada cultivo y condición de estrés particular. Además, se estudiarán los mecanismos fisiológicos, bioquímicos y moleculares de respuesta de los cultivos en cada caso, lo que posibilitará desarrollar métodos más efectivos, saludables y "ambientalmente amigables" para el control de plagas y para el mantenimiento de los rindes en condiciones climáticas adversas. Los estudios se realizarán en dos cultivos extensivos, seleccionados por ser los de mayor producción en época invernal y estival, respectivamente, en nuestro país: trigo (Triticum aestivum) y soja (Glycine max). Dentro de los cultivos intensivos, se propone realizar ensayos en brócoli (Brassica oleracea var. italica) y lechuga (Lactuca sativa L), que son dos de los más importantes en el cinturón hortícola de la ciudad de Santa Fe. En brócoli no se han realizado estudios de la aplicación de PGPR ni de su impacto sobre los rindes. Se evaluarán cuatro nuevas cepas de Bacillus con capacidad promotora del crecimiento en condiciones de estrés por sequía para soja y trigo; mientras que en brócoli y lechuga se realizarán ensayos de estrés por salinidad. Se medirán parámetros biométricos novedosos, a partir del escaneo de las raíces; fisiológicos, a través de medidas de fotosíntesis, y análisis moleculares de expresión de genes, mediante PCR en Tiempo Real. Además, se evaluará el rendimiento de los diferentes cultivos en las distintas condiciones de crecimiento. A su vez, se analizará el transcriptoma mediante RNA-Seq y el metaboloma en las distintas interacciones. Estos resultados contribuirán en la selección de nuevos aislados PGPRs, en la determinación de pares genotipo de planta-cepa PGPR específicos y en el desarrollo de nuevos formulados para su uso a campo.

Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) are beneficial bacteria that have the ability to colonize the roots of plants, promote their growth and act as antagonists of pathogens (biopesticides). The objective of this project is to obtain novel products to be used as bioinoculants in extensive and intensive crops of agronomic interest, grown under stress conditions, evaluating the growth-promoting and biocontrol capacity of new Bacillus strains, to each crop and particular stress condition. In addition, the physiological, biochemical and molecular response mechanisms of the crops in each case will be studied, which will make it possible to develop more effective, healthy and "environmentally friendly" methods for pest control and for maintaining yields in adverse climatic conditions. The studies will be carried out in two extensive crops, selected for being the ones with the highest production in winter and summer, respectively, in our country: wheat (Triticum aestivum) and soybean (Glycine max). Within intensive crops, it is proposed to carry out trials on broccoli (Brassica oleracea var. italica) and lettuce (Lactuca sativa L), which are two of the most important in the horticultural belt of the city of Santa Fe. On the other hand, in broccoli, any studies have been carried out about the effect of PGPR on yields. Four new Bacillus strains with growth-promoting capacity under drought stress conditions for soybeans and wheat will be evaluated; while salinity stress tests will be carried out on broccoli and lettuce. Novel biometric parameters will be measured, based on scanning the roots; physiological, through photosynthesis measurements, and molecular analyzes of gene expression, through Real Time PCR. In addition, the performance of different crops under different growing conditions will be evaluated. In turn, the transcriptome will be analyzed using RNA-Seq and the metabolome in the different interactions. These results will contribute to the selection of new PGPR isolates, the determination of specific PGPR plant-strain genotype pairs and the development of new formulations for use in the field.