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Viromas y plasmidomas asociados a tejido foliar y radicular de Rhizophora mangle L. (Rhizophoraceae) y Avicennia germinans L. (Acanthaceae) en la Bahía de Buenaventura, Colombia

Resumen en español

El ecosistema del manglar, caracterizado por el predominio de vegetación arbórea, se encuentra expuesto a condiciones fisicoquímicas de alta variabilidad espacio-temporal, propias de los estuarios. Este ecosistema se distingue por la provisión de servicios ecosistémicos y su considerable impacto ecológico, que contribuye a la regulación de los ciclos biogeoquímicos, por lo cual, resulta relevante comprender las dinámicas ecológicas que gobiernan su establecimiento y supervivencia. La interacción planta-microorganismo desempeña un papel crucial en la modulación de diversos parámetros de la capacidad adaptativa vegetal. Dichas interacciones se pueden ver afectadas por elementos genéticos móviles (MGEs), tales como virus y plásmidos, que participan en la regulación de la composición del microbioma y le confieren genes que amplían su capacidad metabólica. No obstante, hasta ahora, no se han documentado estudios sobre estos MGEs en microorganismos endófitos de manglar. Esta investigación tuvo como objetivo caracterizar el viroma y plasmidoma en tejidos foliares y radiculares de Rhizophora mangle y Avicennia germinans, dos especies de mangle muy importantes en la Bahía de Buenaventura, Colombia, utilizando un enfoque metagenómico. El análisis de la comunidad viral reveló 2137 especies virales, pertenecientes a 166 familias. Los géneros Andhravirus y Valbvirus fueron predominantes en la comunidad viral de ambos tejidos y especies, mientras que el género Mementomorivirus fue exclusivo de los tejidos foliares de A. germinans. Los tejidos radiculares mostraron mayor riqueza y diversidad viral en comparación con los tejidos foliares, lo que sugiere un efecto significativo del tipo de tejido en la composición viral. Por otra parte, se identificaron genomas virales reconstruidos con genes auxiliares metabólicos (AMGs) asociados a funciones como colonización vegetal, exclusión competitiva y respuesta al estrés abiótico. Estos AMGs codifican enzimas relacionadas con el metabolismo de carbohidratos (CAZimas), proteínas de choque térmico, sistemas toxina-antitoxina y enzimas asociadas al metabolismo de nucleósidos, lo que indica un potencial rol de los virus en la modulación de la capacidad adaptativa de comunidades bacterianas endófitas. El plasmidoma mostró una alta abundancia de plásmidos asociados a géneros bacterianos como Chlamydia, Bacillus, Lactiplantibacillus y Streptomyces. Los plásmidos de Azospirillum y Rhizobium se detectaron exclusivamente en tejidos radiculares, lo que refleja el papel de los plásmidos en la interacción planta-microorganismo en entornos rizosféricos. Se reconstruyeron 5 plásmidos parcialmente reconstruidos y un plásmido completo. El plásmido completo pZW5A de Lactiplantibacillus, contenía genes funcionales como integrasas, sistemas toxina-antitoxina y enzimas asociadas al metabolismo de carbohidratos. Por su parte, los plásmidos reconstruidos portaban genes relacionados con la homeostasis del hierro, halotolerancia y biosíntesis de vitaminas, lo que sugiere su contribución a la adaptación bacteriana y a la interacción planta-bacteria. La diversidad del plasmidoma también estuvo influenciada por el tipo de tejido, destacando la importancia de las condiciones ambientales locales en la composición de estos MGEs. Este estudio demostró que el tipo de tejido es un factor clave en la composición y diversidad del viroma y plasmidoma endófitos en R. mangle y A. germinans, superando incluso las diferencias entre especies. Los virus y plásmidos identificados actúan como reservorios de genes funcionales que facilitan la adaptación de las plantas y su microbiota a condiciones estresantes. Los hallazgos resaltan el potencial biotecnológico de estos MGEs, especialmente en aplicaciones agrícolas sostenibles, como el desarrollo de inoculantes microbianos y estrategias de control biológico.