Aislamiento, selección e identificación de los simbiontes (hongos micorricicos y rizobios) asociados al huizache (acacia farnesiana) en el Cerro de la Estrella

Abstract

ABSTRACT: Zona Ecológica y Cultural, Cerro de la Estrella has been designed as a natural reserve at Mexico City, 1991. Its natural fields have been reduced 90% by the house construction since 1938 and an artificial forest currently exists as the reforestation consequence. By means of an Anthropological Investigation Project in Cerro de la Estrella (AIPHS), INAH (Instituto Nacional de Antropología e Historia) wants to make an ecological restoration of the hill. In order to recreate the ecological conditions in Prehispanic period, the huizache reforestation (Acacia farnesiana) is proposed since it was one of the epidemic plants in that region according to historic documents. The objective of this study was to search effective symbiotic microorganism Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) and rhizobia associated with huizache. Based upon a physicochemical characterization, the soil of that area contained low nitrogen and phosphorus, but considerable amount of arsenic, which might be related to its origin from volcanic rocks and induces a selective stress for the soil microorganisms. In the present study, native arbuscular mycorrhizal fungi were found in the soil samples and were propagated in pots with grass and maize as tramping plants. These fungi were identified as Acaulospora laevis, A. spinosa, Gigaspora decipiens, Racocetra gregaria, Scutellospora pellucida, Glomus constrictum, G. mosseae, G. affin aurantium, Glomus sp. and Paraglomus affin occultum according to spore morphology. However, both the spore abundance of mycorrhizal fungi and natural mycorrhizal colonization of A. farnesiana were low in soil of Cerro de la Estrella. In addition, no native rhizobial strain capable of nodulating A. farnesiana was found in the soil of that region. So we isolated rhizobia from soils of Ticuman, Morelos where huizachar is currently epidemic. Efficiency of the rhizobial isolates on the plants (dried weight and size) was tested by inoculation, with Dunnett’s analysis, and five strains TM1, TM31, TM34, TM43 y TM45 were selected as effective microsymbionts, in which the nitrogenase activity by acetylene reduction was detected with exception of TM45. Based on phylogenetic analyses of 16S rRNA, atpD, glnII and recA genes, strains TM1, TM31 and TM43 were identified as Sinorhizobium americanum, while TM34 and TM45 formed an independent group similar to S. sahelense. Conclusively, inoculation with rhizobia and AMF is necessary to reforestation of Cerro de la Estrella with Acacia farnesiana because the absence or low amount of native inoculants; and strains of rhizobia effectively associated with A. farnesiana have been selected.

RESUMEN: El Área Natural Protegida (ANP) con la categoría de Zona Ecológica y Cultural Cerro de la Estrella, se encuentra inmersa en la ciudad de México, la urbanización la ha reducido en un 90%, en la actualidad cuenta con un bosque artificial producto de numerosas reforestaciones. El INAH por medio del Proyecto de Investigación Antropológica Cerro de la Estrella (PIACE), pretende realizar la restauración ecológica del Cerro para recrear en cierto grado las condiciones en las cuáles se encontraba en épocas prehispánicas, planteando la reforestación con plantas de huizache (Acacia farnesiana), las cuales según datos históricos se encontraban en este lugar. El objetivo de este trabajo fue encontrar los microorganismos simbióticos, Hongos Micorrícicos Arbusculares (HMA) y rizobios más eficientes, capaces de asociarse con el huizache. Se realizó un estudio fisicoquímico del suelo, encontrando deficiencias de nitrógeno y fósforo, así como la presencia de cantidades relevantes de arsénico, asumiendo que esto se debe a la naturaleza de origen del suelo. Se encontraron cepas nativas de Hongos Micorrícicos Arbusculares en el suelo del Cerro de la Estrella, estos fueron propagados en maceta trampa con pasto y maíz e identificados como Acaulospora laevis, A. spinosa, Gigaspora decipiens, Racocetra gregaria, Scutellospora pellucida, Glomus constrictum, G. mosseae, G. affin aurantium, Glomus sp. y Paraglomus affin occultum. A su vez se determinó que el inóculo en el suelo era bajo así como la colonización nativa en A. farnesiana. Además no se hallaron cepas nativas de rizobios capaces de nodular A. farnesiana en suelo del Cerro de la Estrella, por ello se recurrió a buscar estos microorganismos en la zona donde se encuentra un huizachar (Ticuman, Morelos). Una vez obtenidos los aislados, se probaron en cuanto a su eficiencia en la planta (peso seco y altura), por medio de un análisis de Dunnett, tomando como control de comparación el testigo positivo, se seleccionaron cinco cepas TM1, TM31, TM34, TM43 y TM45; se les realizó la prueba de la nitrogenasa encontrando actividad en todas exceptuando TM45. Con base en el análisis filogenético de los genes 16S rRNA, atpD, glnII y recA, las cepas seleccionadas TM1, TM31 y TM43 fueron identificadas como rizobios similares a Sinorhizobium americanum; mientras que TM34 y TM45 forman un clado independiente muy relacionado con S. sahelense, por lo que se sugiere estas últimas puedan tratarse de un nuevo grupo de Sinorhizobium. Finalmente para la reforestación del Cerro de la Estrella con plantas de Acacia, es necesario realizar una inoculación de rizobios debido a que no hay cepas nativas, así como de HMA debido a que el inóculo nativo es bajo; de esta forma se asegurara su supervivencia en campo.