La filosfera es un término utilizado en microbiología para referirse a la superficie total sobre el suelo de una planta cuando se considera un hábitat para microorganismos . [1] [2] La filosfera se puede subdividir en caulosfera (tallos), filoplano (hojas), anthosfera (flores) y carposfera (frutos). Los hábitats microbianos subterráneos (es decir, el volumen delgado de suelo que rodea las superficies de raíces o tallos subterráneos) se denominan rizosfera y laimosfera . La mayoría de las plantas albergan diversas comunidades de microorganismos, incluidas bacterias ,hongos , arqueas y protistas . Algunos son beneficiosos para la planta, otros funcionan como patógenos vegetales y pueden dañar la planta huésped o incluso matarla.
El microbioma de la filosfera
La superficie de la hoja, o filosfera, alberga un microbioma que comprende diversas comunidades de bacterias , arqueas , hongos , algas y virus . [3] [4] Los colonizadores microbianos están sujetos a fluctuaciones diurnas y estacionales de calor, humedad y radiación. Además, estos elementos ambientales afectan la fisiología de las plantas (como la fotosíntesis, la respiración, la absorción de agua, etc.) e influyen indirectamente en la composición del microbioma. [5] La lluvia y el viento también provocan variaciones temporales en el microbioma de la filosfera. [6]
La filosfera incluye la superficie aérea total (sobre el suelo) de una planta y, como tal, incluye la superficie del tallo, las flores y la fruta, pero más particularmente las superficies de las hojas. En comparación con la rizosfera y la endosfera la filósfera es pobre en nutrientes y su entorno más dinámico.
Las interacciones entre las plantas y sus microorganismos asociados en muchos de estos microbiomas pueden desempeñar un papel fundamental en la salud, la función y la evolución de la planta huésped . [7] Las interacciones entre la planta huésped y las bacterias de la filosfera tienen el potencial de impulsar varios aspectos de la fisiología de la planta huésped. [8] [2] [9] Sin embargo, a partir de 2020 el conocimiento de estas asociaciones bacterianas en la filosfera sigue siendo relativamente modesto, y existe la necesidad de avanzar en el conocimiento fundamental de la dinámica del microbioma de la filosfera. [10] [11]
El ensamblaje del microbioma de la filosfera, que puede definirse estrictamente como comunidades bacterianas epífitas en la superficie de la hoja, puede ser moldeado por las comunidades microbianas presentes en el entorno circundante (es decir, colonización estocástica ) y la planta huésped (es decir, selección biótica ). [3] [12] [11] Sin embargo, aunque la superficie de la hoja se considera generalmente un hábitat microbiano discreto, [13] [14] no hay consenso sobre el impulsor dominante del ensamblaje de la comunidad a través de los microbiomas de la filosfera. Por ejemplo, se han informado comunidades bacterianas específicas del hospedador en la filosfera de especies de plantas coexistentes, lo que sugiere un papel dominante de la selección del hospedador. [14] [15] [16] [11]
Por el contrario, también se ha informado que los microbiomas del entorno circundante son el principal determinante de la composición de la comunidad filosfera. [13] [17] [18] [19] Como resultado, los procesos que impulsan el ensamblaje de la comunidad filosfera no se comprenden bien, pero es poco probable que sean universales en todas las especies de plantas. Sin embargo, la evidencia existente indica que los microbiomas de la filosfera que exhiben asociaciones específicas del hospedador tienen más probabilidades de interactuar con el hospedador que los reclutados principalmente del entorno circundante. [8] [20] [21] [22] [11]
En general, sigue habiendo una gran riqueza de especies en las comunidades de filosfera. Las comunidades de hongos son muy variables en la filosfera de las regiones templadas y son más diversas que en las regiones tropicales. [24] Puede haber hasta 107 microbios por centímetro cuadrado presentes en la superficie de las hojas de las plantas, y se estima que la población bacteriana de la filosfera a escala global es de 10 26 células. [25] Es probable que el tamaño de la población de la filosfera fúngica sea menor. [26]
Los microbios de la filosfera de diferentes plantas parecen ser algo similares en niveles altos de taxones, pero en los niveles más bajos de taxones siguen existiendo diferencias significativas. Esto indica que los microorganismos pueden necesitar un ajuste metabólico finamente ajustado para sobrevivir en el entorno de la filosfera. [24] Las proteobacterias parecen ser los colonizadores dominantes, con Bacteroidetes y Actinobacteria también predominantes en las filosferas. [27] Aunque existen similitudes entre la rizosfera y las comunidades microbianas del suelo, se ha encontrado muy poca similitud entre las comunidades de la filosfera y los microorganismos que flotan al aire libre ( aeroplancton ). [28] [5]
La búsqueda de un microbioma central en las comunidades microbianas asociadas al huésped es un primer paso útil para tratar de comprender las interacciones que pueden estar ocurriendo entre un huésped y su microbioma. [29] [30] El concepto de microbioma central predominante se basa en la noción de que la persistencia de un taxón a través de los límites espacio-temporales de un nicho ecológico refleja directamente su importancia funcional dentro del nicho que ocupa; por lo tanto, proporciona un marco para identificar microorganismos funcionalmente críticos que se asocian consistentemente con una especie huésped. [29] [31] [32] [11]
Han surgido definiciones divergentes de "microbioma central" en la literatura científica y los investigadores han identificado de forma variable los "taxones centrales" como aquellos que persisten en distintos microhábitats hospedadores [34] [35] e incluso en diferentes especies. [16] [20] Dada la divergencia funcional de microorganismos a través de diferentes especies hospedadoras [16] y microhábitats, [36] definir taxones centrales sensu stricto como aquellos que persisten a través de amplias distancias geográficas dentro de microbiomas hospedadores específicos de especies y tejidos, representa la mayor aplicación biológica y ecológicamente apropiada de este marco conceptual. [37] [11] Los microbiomas centrales específicos de tejidos y especies a través de poblaciones de huéspedes separados por amplias distancias geográficas no han sido ampliamente reportados para la filosfera usando la estricta definición establecida por Ruinen. [2] [11]
Ejemplo: la filosfera mānuka
El árbol del té en flor comúnmente conocido como mānuka es originario de Nueva Zelanda. [38] La miel de mānuka , producida a partir del néctar de las flores de mānuka, es conocida por sus propiedades antibacterianas sin peróxido. [39] [40] Estas propiedades antibacterianas distintas del peróxido se han relacionado principalmente con la acumulación del azúcar de tres carbonos dihidroxiacetona (DHA) en el néctar de la flor de mānuka, que sufre una conversión química en metilglioxal (MGO) en la miel madura. . [41] [42] [43] Sin embargo, la concentración de DHA en el néctar de las flores de mānuka es notoriamente variable, y la eficacia antimicrobiana de la miel de mānuka, en consecuencia, varía de una región a otra y de un año a otro. [44] [45] [46] A pesar de los grandes esfuerzos de investigación, no hay correlación fiable se ha identificado entre la producción de DHA y climática, [47] edáficas , [48] o factores genéticos del huésped. [49] [11]
Se han estudiado microorganismos en la rizosfera y endosfera de mānuka. [50] [51] [52] Estudios anteriores se centraron principalmente en hongos, y un estudio de 2016 proporcionó la primera investigación de comunidades bacterianas endofíticas de tres poblaciones de mānuka geográfica y ambientalmente distintas utilizando técnicas de huellas dactilares y revelaron endomicrobiomas centrales específicos de tejido. [53] [11] Un estudio de 2020 identificó un microbioma central relativamente abundante y específico del hábitat en la filosfera mānuka, que fue persistente en todas las muestras. Por el contrario, los microorganismos no centrales de la filosfera exhibieron una variación significativa entre los árboles hospedantes individuales y las poblaciones que fue fuertemente impulsada por factores ambientales y espaciales. Los resultados demostraron la existencia de un microbioma central dominante y ubicuo en la filosfera de mānuka. [11]
Ver también
- Epifitas
- Microbiota
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