Explorando la Vía de Secreción de Ácidos Orgánicos y la Capacidad de Solubilización de Potasio de ZHS-1 para un Crecimiento Mejorado del Arroz
Autores: Tian, Shiqi; Xu, Yufeng; Zhong, Yanglin; Qiao, Yaru; Wang, Dongchao; Wu, Lei; Yang, Xue; Yang, Meiying; Wu, Zhihai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Explorando la Vía de Secreción de Ácidos Orgánicos y la Capacidad de Solubilización de Potasio de ZHS-1 para un Crecimiento Mejorado del Arroz
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Potasio
Bacterias solubilizadoras
Cepa ZHS-1
Promotor del crecimiento
Calidad del suelo
Crecimiento de las plantas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
La deficiencia de potasio en el suelo es un problema común que limita la productividad agrícola. Las bacterias solubilizadoras de potasio (KSB) muestran un potencial significativo para mitigar la deficiencia de potasio en el suelo, mejorar la calidad del suelo y potenciar el crecimiento de las plantas. Sin embargo, diferentes cepas de KSB exhiben diversos mecanismos de solubilización, adaptabilidad ambiental y capacidades de promoción del crecimiento. En este estudio, aislamos una cepa multifuncional de KSB, ZHS-1, que también tiene capacidades de solubilización de fosfato y producción de IAA. La secuenciación del ADN ribosómico 16S la identificó como . La microscopía electrónica de barrido (SEM) mostró que la cepa ZHS-1 corroía severamente la superficie lisa y compacta del feldespato potásico, convirtiéndola en un estado áspero y suelto. La solubilización de potasio alcanzó 20.3 mg/L en condiciones donde la maltosa era la fuente de carbono, el nitrato de sodio era la fuente de nitrógeno y el pH era 7. El perfil de metabolismo de ácidos orgánicos reveló que la cepa ZHS-1 utilizaba principalmente el ciclo EMP-TCA, complementado por vías que involucraban ácido pantoténico, ácido glioxílico y ácidos dicarboxílicos, para producir grandes cantidades de ácidos orgánicos y energía. Esta solubilización se logró a través de mecanismos de solubilización directa. La cepa también secretó IAA a través de una vía metabólica dependiente de triptófano. Cuando la cepa ZHS-1 fue inoculada en la rizosfera del arroz, demostró efectos significativos de promoción del crecimiento. Las plantas de arroz mostraron un crecimiento mejorado y desarrollo de raíces, con un aumento en la acumulación de potasio y fósforo. Los niveles de fósforo y potasio disponibles en el suelo de la rizosfera también aumentaron significativamente. Además, observamos una disminución en la abundancia relativa de y en el suelo de la rizosfera del arroz, mientras que la abundancia relativa de géneros asociados con la producción de ácido y la solubilización de potasio, como , , y , así como , que son beneficiosos para el crecimiento de las plantas, aumentó. Estos hallazgos contribuyen a una comprensión más profunda de los mecanismos de solubilización de potasio de la cepa ZHS-1 y destacan su potencial como una rizobacteria promotora del crecimiento de las plantas.
Descripción
La deficiencia de potasio en el suelo es un problema común que limita la productividad agrícola. Las bacterias solubilizadoras de potasio (KSB) muestran un potencial significativo para mitigar la deficiencia de potasio en el suelo, mejorar la calidad del suelo y potenciar el crecimiento de las plantas. Sin embargo, diferentes cepas de KSB exhiben diversos mecanismos de solubilización, adaptabilidad ambiental y capacidades de promoción del crecimiento. En este estudio, aislamos una cepa multifuncional de KSB, ZHS-1, que también tiene capacidades de solubilización de fosfato y producción de IAA. La secuenciación del ADN ribosómico 16S la identificó como . La microscopía electrónica de barrido (SEM) mostró que la cepa ZHS-1 corroía severamente la superficie lisa y compacta del feldespato potásico, convirtiéndola en un estado áspero y suelto. La solubilización de potasio alcanzó 20.3 mg/L en condiciones donde la maltosa era la fuente de carbono, el nitrato de sodio era la fuente de nitrógeno y el pH era 7. El perfil de metabolismo de ácidos orgánicos reveló que la cepa ZHS-1 utilizaba principalmente el ciclo EMP-TCA, complementado por vías que involucraban ácido pantoténico, ácido glioxílico y ácidos dicarboxílicos, para producir grandes cantidades de ácidos orgánicos y energía. Esta solubilización se logró a través de mecanismos de solubilización directa. La cepa también secretó IAA a través de una vía metabólica dependiente de triptófano. Cuando la cepa ZHS-1 fue inoculada en la rizosfera del arroz, demostró efectos significativos de promoción del crecimiento. Las plantas de arroz mostraron un crecimiento mejorado y desarrollo de raíces, con un aumento en la acumulación de potasio y fósforo. Los niveles de fósforo y potasio disponibles en el suelo de la rizosfera también aumentaron significativamente. Además, observamos una disminución en la abundancia relativa de y en el suelo de la rizosfera del arroz, mientras que la abundancia relativa de géneros asociados con la producción de ácido y la solubilización de potasio, como , , y , así como , que son beneficiosos para el crecimiento de las plantas, aumentó. Estos hallazgos contribuyen a una comprensión más profunda de los mecanismos de solubilización de potasio de la cepa ZHS-1 y destacan su potencial como una rizobacteria promotora del crecimiento de las plantas.