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8/2/2019 PDF Para El Trabajo

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Interacciones entre microorganismosy plantas

Ctedra de Ecologa Microbiana.Facultad de Ciencias Exactas. UNLP


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Las plantas como hbitat microbianos

La temperatura de las plantas vara mucho tanto a lo

largo del da como del ao. Los sistemas de comunicacin interna del vegetal

estn muy poco desarrollados la trasferencia de

microorganismos dentro de la planta es ineficiente. Las partes de las plantas que emergen del suelo

estn sujetas a frecuentes desecaciones.

La races principal zona de actividad microbianaen los vegetales.


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Interaccin con las races de las plantasLas races de las plantas son hbitat propicios para el desarrollo

de microorganismos.

Las interacciones entre los microorganismos del suelo y lasraces de las plantas satisfacen requerimientos nutricionalesbsicos para las plantas y para las comunidades microbianas

asociadas a ellas.

RizosferaRizosfera: porcin del suelo directamente influenciada por lasraces de las plantas. Zona de interaccin nica y dinmica

entre races de plantas y microorganismos del suelo.RizoplanoRizoplano: superficie de la raz que esta comprendida dentro de

la rizosfera.RizovainaRizovaina: cilindro relativamente estrecho de suelo que se

adhiere a las races.


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Presencia de numerosos organismos en mayor densidad que

en el suelo: bacterias, hongos (micorrcicos o no), algas y unamicro y mesofauna (protozoos, nematodes, insectos y caros). Estabilidad de las partculas de suelo: accin mecnica de las

races y accin agregante de los exudados de los diferentesorganismos presentes (plantas y microorganismos).


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Las races de las plantas tienen una influencia directa en lacomposicin y densidad de la microbiota.

Relacin R/S: 5-20.

Depende de cada planta y de su estado de madurez. Mayor proporcin de microorganismos Gram (-), mviles,

de crecimiento rpido (aporte de materiales orgnicos).Microorganismos auxtrofos.

Mayor actividad microbiana: menores tiempo degeneracin y aumento en la velocidad de transformacinde nutrientes (mineralizacin, desnitrificacin).

Cambios sucesivos a lo largo del desarrollo de la planta.


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Efecto de los exudados de la raz sobre las poblacionesmicrobianas

a) Azcares, aminocidos, cidos orgnicos, lpidos, vitaminas,

protenas (enzimas), etc.Las poblaciones bacterianas de la rizosfera presentan

requerimientos nutritivos distintos de las poblaciones en suelosin races.

Fuente de energa para la fijacin de nitrgeno.

b) Atrayentes.

Tienen como misin atraer y favorecer el establecimiento debacterias u hongos simbiticos o favorecedores para el vegetal.La exudacin de atrayentes es especialmente intensa durantelos primeros estadios de la vida del vegetal, de forma que se

colonizen sus races rpidamente.


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Influencia directa de los microorganismos sobre las plantas

a) Reciclado y la solubilizacin de los nutrientes minerales.Pueden aumentar la disponibilidad de nutrientes inorgnicos:

liberando fosfatos solubles (apatita), produccin de agentes

quelantes de Fe y Mn, etc.Pueden crear dficit de los minerales: inmovilizacin,

desnitrificacin.

b) Sntesis de vitaminas, aminocidos, auxinas, citoquinas ygiberelinas.Compuestos qumicos que estimulan el crecimiento de las plantas y

muestran antagonismo hacia patgenos potenciales de plantas

(antibiticos)

c) Sntesis de sustancias alelopticas (antagnicas) que inhibenel crecimiento de otras plantas.


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Micorrizas

Asociacin mutualista entre las races de la mayora de las plantas(tanto cultivadas como silvestres) y ciertos hongos del suelo.

Simbiosis prcticamente universal, casi todas las especies vegetales

son susceptibles de ser micorrizadas y puede estar presente en lamayora de los hbitat naturales.

Posicin ecolgica especial: el hongo esta adentro y afuera del

hospedador

El hongo coloniza la raz de la planta y le proporciona nutrientesminerales y agua, que extrae del suelo por medio de su red externa

de hifas, mientras que la planta suministra al hongo sustratosenergticos y carbohidratos que elabora a travs de la fotosntesis.

Difiere de la asociacin rizosfrica por presentar una mayor

especificidad y organizacin de la relacin hongo planta.


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Representacin esquemtica de los distintos tipos de

micorriza y las estructuras tpicas formadas.


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Penetracin no patgena en el crtex de la raz por hifasfngicas septadas que forman ovillo. Hongos: Armillaria melleay Rhizotocnia solani. Representan el tercer tipo mas importante de micorrizas,

ya que estas plantas son dependientes en estado juvenilde su hongos simbiontes. Una vez que la planta crece yfotosintetiza, generalmente se independiza del hongo.

Puede derivarse en una relacin parsita.

Endomicorriza orquidioideso de ovillo


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No causa cambios macroscpicos en lamorfologa de la raz. Son las de mayor importancia y ms

ampliamente distribuidas (tanto a nivelgeogrfico como dentro del Reino Vegetal).

Los hongos pertenecen a la clase Zigomicetesque producen unas estructuras conocidas comoarbsculos que son las estructurasresponsables de la transferencia bidireccionalde nutrientes entre los simbiontes.

La colonizacin del hongo se extiende por laepidermis y el parnquima cortical, nuncapenetra en la endodermis ni en los tejidosvasculares y meristemticos.

En las plantas las MA producen un incrementoen la absorcin de nutrientes minerales delsuelo y un aumento de la resistencia de laplanta al estrs hdrico y a la salinidad.

Aplicacin en agricultura y reforestacin.

Endomicorriza vesculo arbuscular


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Fijacin biolgica de nitrogeno

Reduccin de N2 a NH4+ por la enzima nitrogenasa.

Despus de la fotosntesis, la ruta metablica ms importantepara el mantenimiento de la vida en la Biosfera.

El oxgeno es el mayor inhibidor. Puede ser llevado a cabo por unos pocos grupos de seres vivos,

todos ellos procariotas.

Puede ocurrir en forma libre o estableciendo relaciones

simbiticas con otros organismos. La relacin simbitica rizobiceasleguminosas es el que ha

sido estudiado ampliamente y en mayor profundidad.

Se desarrolla un rgano mixto, normalmente en la raz, el ndulo

simbitico, en el que se proporciona un entorno de oxgenocontrolado, as como los nutrientes necesarios para que labacteria pueda efectuar el proceso de fijacin.


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Simbiosis rizobios y leguminosas. Gneros Rhizobium, Bradyrhyzobiumy Azorhizobium. Hetertrofos, habitantes del suelo (no dominantes) y no fijan nitrgeno en

forma libre. La asociacin entre rizobios y las leguminosas es especfica. Mesfilo, rango de tolerancia 5-40C, sensibles a pH cidos, los nitratos y

nitritos inhiben la formacin del ndulo.

Proceso de formacin del ndulo1- Comunicacin qumica planta-bacteria

QuimiotaxiQuimiotaxi positiva a los exudados de la raz.positiva a los exudados de la raz.

FlavonoidesFlavonoides secretados por las plantas inducen la expresin de gene desecretados por las plantas inducen la expresin de gene de

nodulacinnodulacin ((nodnod).). Los productos de la expresin de los genesLos productos de la expresin de los genes nodnod provocan la curvatura deprovocan la curvatura de

los pelos radicales y la divisin de las clulaslos pelos radicales y la divisin de las clulas meristemticasmeristemticas..


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2- Infeccin: formacin del canal de infeccin

LosLos rizobiosrizobios o los pelos radicales produceno los pelos radicales producen poligalacturonasapoligalacturonasaqueque despolimerizadespolimeriza la pared de las clulas vegetales y permitenla pared de las clulas vegetales y permitenla invasin.la invasin.

Se desarrolla un tubo de infeccin rodeado de membranaSe desarrolla un tubo de infeccin rodeado de membranacelular y pared celulsica con clulas decelular y pared celulsica con clulas de RhizobiumRhizobiumen unaen unamatrizamatriza polisacridapolisacrida..

El tubo de infeccin penetra y atraviesa elEl tubo de infeccin penetra y atraviesa el cortexcortex de la raz.de la raz.


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3- Maduracin del ndulo

LosLos rizobiosrizobios producen el tejido capaz de fijar nitrgeno,producen el tejido capaz de fijar nitrgeno,clulas de tamao y formas poco usuales bacteroides, queclulas de tamao y formas poco usuales bacteroides, queno pueden multiplicarse independientemente.no pueden multiplicarse independientemente.

Clulas vegetales no infectadas que intervienen en laClulas vegetales no infectadas que intervienen en latransferencia de metabolitos entre la planta y eltransferencia de metabolitos entre la planta y el bacteriodebacteriode..

LeghemoglobinaLeghemoglobina (color rojo): transportador de electrones,(color rojo): transportador de electrones,suministra oxgeno a lossuministra oxgeno a los bacteroidesbacteroides y protege al sistemay protege al sistema

nitrogenasanitrogenasa del oxgeno.del oxgeno.HemoHemo:: bacteroidebacteroide..

globinaglobina;: planta;: planta


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Ni t rogenasa reduct asa

Codi f icada por n i f H Dini t rogenasa


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Interacciones con las estructuras areas de las plantas

Microorganismos epfitos: bacterias hetertrofas y fotosintticas, hongos,lquenes y algas.

Estn directamente expuestos a los cambios climticos: radiacionessolares intensas, desecacin, temperaturas extremas.

Microorganismos pigmentados o con paredes especiales. Formas de resistencia. Sucesiones estacionales

Ambientes efmeros: flores, frutos, etc. Entre los microorganismos de la superficie de las plantas se dan

interacciones positivas y negativas. Tambin existen relaciones mutualistas con las estructuras areas de las

plantas Relacin simbitica fijadora de nitrgeno: Azolla(helecho acutico) y

Anabaena(cianobacteria). No sensible a los abonos nitrogenados, pH

bajos y salinidad. Hongos endfitos (crecen intracelularmente) ej: Acremonium lolii y

csped (Lolium perenne): produccin de alcaloides que protegen dehervboros.

Bacterias que provocan formacin de hielo (patgenos condicionales).


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ENFERMEDAD

ENFERMEDAD:

- CUALQUIER DESVIACIN DEL FUNCIONAMIENTO DEUN VEGETAL.

- QUE DERIVA EN LA PRESENCIA DE SNTOMAS


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HONGOS BACTERIAS

NEMATODOSVIRUS MICOPLASMAS...

AGENTES PRODUCTORES DE

ENFERMEDADES:


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Fitopatgenos

Importancia ecolgica y econmica, causan disfunciones quedisminuyen la capacidad de supervivencia o la muerte de laplanta.

Los microorganismos pueden entrar en contacto con la planta

por dispersin area, vectores, rizosfera. Los que se distribuyen por corrientes areas necesitan un

mecanismo de adherencia a hojas o tallos. Penetran en la planta a travs de heridas o aberturas naturales

(estomas). Algunos pueden atravesar la cutcula (gancho depenetracin). Alteran las funciones de la planta por:

Enzimas degradativas: pectinansas, celulasa y hemicelulasa. Destruir o producir reguladores del crecimiento. Produccin de toxinas

Las plantas pueden reaccionar sintetizando FITOALEXINAS

(polifenoles, flavonoides y otros compuestos antimicrobianos).


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Hongosma nc has folia res

en vidocacionadaspor

Plasmopara

viticola

Manchas nec rtica s enlec huga ocasionad aspor Bremia lactucae

Canc ro en ram a d edurazno prod uc ido

por Moniliniafruticola.

Pod red umb re en fruto d etomate prod uc ida por Rhizop us

sp.

Co stras en frutos dema nzano prod ucidas po r

Venturia inaequalis.

Marchitam iento en p lanta demorrn p rod uc ido p or

Sc lerot ium rolfsii


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Bacterias

Agallas o tumores enraces de frambuesaprovocados por

Agrobacteriumtumesfasiens.

Mancha en "V" en hoja de repolloocasionada por Xanthomonascampestris.

Lesiones en fruto dedurazno ocasionadaspor Xanthomonasarboricolapv pruni.

Podredumbre basal de la planta

de papa ocasionada por Erwinia.


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Virus

Mosaico en hojasde Poroto deManteca.

rbol de citrus de menor tamao comoconsecuencia de estar afectado por elviroide de la Exocortis

Anillos en frutos de tomateprovocados por el virus de la

Peste Negra.


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Tumoracin porAgrobacterium


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Control Biolgico de Plagas

Reduccin de la densidad o de las actividadesproductoras de enfermedades de un patgeno oparsito, en su estado activo o durmiente, lograda

de manera natural o a travs de la manipulacin delambiente, del hospedero o de antagonistas delpatgeno o plaga que se quiere controlar.


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Antibiosis: Produccin por parte de un microorganismo de sustancias txicaspara otros microorganismos, las cuales actan en bajas concentraciones

(menores a 10 ppm.). La antibiosis es el mecanismo de antagonismo entremicroorganismos ms estudiado.

Competencia: Desigual comportamiento de dos o ms organismos ante unmismo requerimiento, siempre y cuando la utilizacin del mismo por uno de losorganismos reduzca la cantidad disponible para los dems. Un factor esencialpara que exista competencia es que haya "escasez" de un elemento, si hayexceso no hay competencia. La competencia ms comn es por nutrientes,oxgeno o espacio.

Parasitismo: Utilizacin del patgeno como alimento por su antagonista.

Generalmente se ven implicadas enzimas extracelulares tales como quitinasas,celulasas, b-1-3-glucanasas y proteasas que lisan o digieren las paredes de loshongos. (Melgarejo 1989, Ulhoa 1996).

Predacin: El antagonista se alimenta de materia orgnica entre la cualocasionalmente se encuentra el patgeno. No ha sido un mecanismo de accin

muy importante en el desarrollo de agentes de biocontrol. Los reportes msconocidos citan la presencia de amoebas en suelos supresores deenfermedades las cuales se alimentan de las hifas (cuerpos) de hongospatgenos entre otras fuentes de alimento (Campbell 1989).


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Interaccin entreBacillusspp. y

Botrytis squamosa.Inhibicin de PhytiumporPseudomonas fluorescensenun medio con falta de Fe. Estainhibicin no ocurre cuando almedio se agrega Fe.

Hifas deTrichodermasp.

envolviendo hifas deRizopussp

Levaduras antagonistas aplicadassobre la herida permiten proteger alfruto del ataque de Penicilliumexpansum(derecha) mientras eltestigo se pudre (izquierda).


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11/09/2006 32Alzamora, 2004

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