Características funcionales y genes de degradación de la celulosa de la comunidad microbiana en suelos con diferentes valores de pH inicial
Autores: Jiang, Li; Xu, Boyan; Wang, Qi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Características funcionales y genes de degradación de la celulosa de la comunidad microbiana en suelos con diferentes valores de pH inicial
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
PH del suelo
Estructura de la comunidad microbiana
Funciones metabólicas
Genes degradadores de celulosa
Comunidades bacterianas
Dinámica génica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 52
Citaciones: Sin citaciones
El pH del suelo regula críticamente la estructura y actividad de la comunidad microbiana, influyendo así en los procesos de transformación del carbono en los ecosistemas terrestres. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a los cambios mediados por el pH en las funciones metabólicas microbianas y en los genes funcionales de degradación de la celulosa siguen siendo poco comprendidos. Este estudio investigó las respuestas de las comunidades bacterianas, perfiles metabólicos y la abundancia de los genes celobiohidrolasa I (cbhI) y de la familia 48 de hidrolasas de glucósidos (GH48) a diferentes niveles de pH en suelos fluvoácicos y rojos. Se emplearon secuenciación de alto rendimiento, predicción metabólica basada en PICRUSt y PCR cuantitativa para analizar la composición microbiana, rasgos funcionales y dinámica de los genes. El análisis de redes aclaró las conexiones entre genes funcionales, vías y taxones. Los resultados revelaron que un pH elevado aumentó significativamente las emisiones de CO y el contenido de carbono orgánico disuelto (DOC) en ambos suelos. Taxones dominantes, incluyendo Alphaproteobacteria, Bacteroidetes, Xanthomonadaceae y Mycoplasma, mostraron un enriquecimiento dependiente del pH. Las predicciones metabólicas indicaron que el pH influyó positivamente en genes relacionados con la biodegradación y el metabolismo xenobiótico en el suelo fluvoácico, pero suprimió genes relacionados con el metabolismo energético. Contrariamente, en el suelo rojo, la abundancia de los genes cbhI y GH48 disminuyó con el aumento del pH, lo que sugiere que las condiciones ácidas favorecen la actividad celulolítica. El análisis de redes identificó correlaciones positivas fuertes entre las emisiones de CO y Caulobacteraceae, mientras que los genes cbhI y GH48 estaban estrechamente asociados con taxones como Xanthomonadaceae, Comamonadaceae y Micromonosporaceae, que impulsan la descomposición de la materia orgánica. Estos hallazgos subrayan el pH como un regulador fundamental de la estructura de la comunidad microbiana y la expresión de genes funcionales, con respuestas específicas del suelo que resaltan la necesidad de estrategias adaptadas para optimizar el ciclo y la captura de carbono en los ecosistemas agrícolas.
Descripción
El pH del suelo regula críticamente la estructura y actividad de la comunidad microbiana, influyendo así en los procesos de transformación del carbono en los ecosistemas terrestres. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a los cambios mediados por el pH en las funciones metabólicas microbianas y en los genes funcionales de degradación de la celulosa siguen siendo poco comprendidos. Este estudio investigó las respuestas de las comunidades bacterianas, perfiles metabólicos y la abundancia de los genes celobiohidrolasa I (cbhI) y de la familia 48 de hidrolasas de glucósidos (GH48) a diferentes niveles de pH en suelos fluvoácicos y rojos. Se emplearon secuenciación de alto rendimiento, predicción metabólica basada en PICRUSt y PCR cuantitativa para analizar la composición microbiana, rasgos funcionales y dinámica de los genes. El análisis de redes aclaró las conexiones entre genes funcionales, vías y taxones. Los resultados revelaron que un pH elevado aumentó significativamente las emisiones de CO y el contenido de carbono orgánico disuelto (DOC) en ambos suelos. Taxones dominantes, incluyendo Alphaproteobacteria, Bacteroidetes, Xanthomonadaceae y Mycoplasma, mostraron un enriquecimiento dependiente del pH. Las predicciones metabólicas indicaron que el pH influyó positivamente en genes relacionados con la biodegradación y el metabolismo xenobiótico en el suelo fluvoácico, pero suprimió genes relacionados con el metabolismo energético. Contrariamente, en el suelo rojo, la abundancia de los genes cbhI y GH48 disminuyó con el aumento del pH, lo que sugiere que las condiciones ácidas favorecen la actividad celulolítica. El análisis de redes identificó correlaciones positivas fuertes entre las emisiones de CO y Caulobacteraceae, mientras que los genes cbhI y GH48 estaban estrechamente asociados con taxones como Xanthomonadaceae, Comamonadaceae y Micromonosporaceae, que impulsan la descomposición de la materia orgánica. Estos hallazgos subrayan el pH como un regulador fundamental de la estructura de la comunidad microbiana y la expresión de genes funcionales, con respuestas específicas del suelo que resaltan la necesidad de estrategias adaptadas para optimizar el ciclo y la captura de carbono en los ecosistemas agrícolas.