Bacterial diversity in soils associated with resource islands in a semi-arid environment of La Guajira and their biotechnological potential

Abstract

Las islas de fertilidad, o islas de recursos, desempeñan un papel crucial en la lucha contra la desertificación, ya que albergan comunidades microbianas diversas, esenciales para su establecimiento. El objetivo de este estudio fue evaluar el impacto de la vegetación y la estacionalidad sobre la diversidad taxonómica y funcional de las bacterias del suelo asociadas a islas de recursos en un ambiente semiárido de La Guajira, utilizando aproximaciones desde la metagenómica. Para lograrlo, se muestrearon tres islas de fertilidad y suelos sin vegetación durante las estaciones seca y húmeda. Se extrajo ADN total y se secuenció con técnicas de siguiente generación. La diversidad taxonómica se estableció comparando con la base de datos SILVA, mientras que la diversidad funcional se determinó utilizando el programa DIAMOND y la base de datos KEGG. El análisis reveló dinámicas microbianas estacionales influenciadas por la vegetación. Las islas de fertilidad exhibieron mayor diversidad y valor nutricional en comparación con los suelos desnudos. Las condiciones de la estación húmeda incrementaron la diversidad microbiana, reduciendo las diferencias entre los suelos con y sin vegetación. Bajo condiciones de sequía, las proteobacterias predominaron en las islas de recursos, mientras que las actinobacterias prevalecieron en los suelos sin vegetación. Con la llegada de las lluvias, la abundancia de actinobacterias disminuyó, mientras que la de proteobacterias aumentó en los suelos sin vegetación. Tanto las islas de fertilidad como la estación lluviosa son impulsores significativos de las comunidades microbianas en estos ambientes semiáridos. Los géneros únicos indicaron adaptaciones especializadas, revelando una diversidad microbiana aún poco explorada. Aunque no se observó metanogénesis completa, la oxidación de metano estuvo activa. Las bacterias demostraron notables adaptaciones para la reducción de nitratos, incluso bajo limitación de sustratos orgánicos. La materia orgánica y los microambientes anaeróbicos podrían desempeñar un papel crucial en la reducción de nitratos y la desnitrificación. La reducción de sulfato prevaleció en la estación seca, mientras que la oxidación de tiosulfato fue más prominente durante la estación húmeda. Del mismo modo se los genes de resistencia a metales pesados y antibióticos se vieron favorecidos por la época húmeda, mientras que los genes relacionados con la biosíntesis de antibióticos se favoreció durante la época seca. De las cepas bacterianas aisladas de estos suelos Bacillus velezensis presentó actividad promotora de crecimiento vegetal, mientras que Cytobacillus sp. Exhibió actividad de biocontrol contra Fusarium oxysporum Estos hallazgos subrayan la notable adaptabilidad de las comunidades microbianas en entornos desafiantes, proporcionando claves importantes para abordar la desertificación en zonas semiáridas.