Impacto del cambio de clima en las comunidades bacterianas del suelo en ecosistemas del monte Tláloc

Abstract

El cambio climático está afectando a los ecosistemas terrestres, particularmente los localizados en regiones montañosas de mayor altitud son muy sensibles a cambio climático. Los microorganismos del suelo tienen un papel fundamental en el funcionamiento de los ecosistemas, aunque representan menos del 1 % del carbono del suelo, participan en los ciclos biogeoquímicos y promueven el crecimiento de las plantas. El aumento de temperatura puede impactar la estructura y función de las comunidades microbianas y en consecuencia a los ecosistemas. En este trabajo bloques de suelo se hicieron en sitios de dos altitudes, uno en bosque de oyamel ( 3489 m snm) y el otro en bosque de encino (2989 m snm), y se movieron a una altitud más baja (3088 m snm para oyamel y 2735 m snm para encino, respectivamente). Esto se llevó a cabo con el objetivo de evaluar el efecto de un calentamiento simulado del suelo en la estructura y diversidad de las comunidades bacterianas en los bosques de oyamel y encino en el Monte Tláloc. El incremento de la temperatura de los bloques de suelo desplazados a menor altitud fue de alrededor de 2 °C. Se tomaron muestras de los bloques de suelo cada dos meses (julio, agosto y noviembre) y se extrajo el DNA. A partir del cual se construyeron bibliotecas metagenómicas del gen 16S rDNA mediante la estrategia de Fusion primer con química de 200pb para la plataforma de secuenciación masiva Ion Torrent®. Se evaluó la calidad de secuencias, se realizó la asignación de identidad, y se determinó la diversidad alfa de las unidades taxonómicas operacionales (operational taxonomic units, OTU´s). En el ecosistema de encino el número máximo de phyla durante el experimento fue siete en los bloques de suelo no desplazados y seis en los bloques desplazados, esto sucedió a los 60 días de instalado el experimento. Los phyla más abundantes a lo largo del experimento fueron Proteobacteria y Actinobacteria. En los bloques sin movimiento se encontraron 26 familias y en los bloques desplazados se presentaron 30 familias. Los bloques de suelo sin movimiento y bloques desplazados compartieron 21 familias. De estas familias, Thermoleophilaceae (18 %), Pseudonocardiaceae (12 %), Micrococcaceae (7 %) Nocardioidaceae (3 %), Solibacteraceae (3 %) fueron más prevalentes en bloques no desplazados, mientras que Paenibacillaceae (9 %), Sphingobacteriaceae (9 %), y Nocardiacea (4 %) fueron prevalentes en bloques desplazados. Las familias más abundantes observadas sólo en sitios sin movimiento fueron Bradyrhizobiaceae, Nitrosomonadaceae, Chloroflexaceae y Thermoleophilaceae; las familias más abundantes encontradas sólo en sitios desplazados fueron Nitrosomonadaceae, Prevotellaceae y Propionibacteriaceae. En oyamel el número máximo de phyla durante el experimento fue seis, el cual se encontró al inicio del experimento. Los phyla más abundantes durante el experimento fueron: proteobacteria, actinobacteria y bacteroidetes. En total se detectaron 21 familias, de las cuales doce solo se encontraron en los bloques de suelo sin movimiento y seis en bloques de suelos desplazados, y ambos bloques compartieron tres familias. Las familias más abundantes en bloques sin movimiento fueron Thermomonosporaceae con 20 %, Bradyrhizobiaceae con 14 %, Pseudonocardiaceae con 8 %, Nocardiaceae con 8 %, y Nitrosomonadaceae con 6 %. En bloques desplazados las familias más prevalentes fueron Bradyrhizobiaceae con 16 %, Nitrospiraceae con 8 %, Nocardioidaceae con 7 %. Los bloques de suelo sin movimiento y los bloques desplazados compartieron tres familias Bradyrhizobiaceae, Nitrospiraceae y Solibacteraceae, las cuales presentaron mayor prevalencia en bloques desplazados. En ambos bosques la mayor diversidad alfa se presentó al inicio del experimento y después se redujo, pero en el caso de encino la reducción fue más acentuada en los bloques desplazados, mientras que en oyamel la reducción en la diversidad alfa fue similar en bloques desplazados y no desplazados. Los resultados son evidencia de que temperatura causó cambios en la estructura y diversidad de las comunidades bacterianas donde los microorganismos con mayor capacidad de adaptación prevalecieron, y la sucesión también fue una de sus estrategias de respuesta. _______________ IMPACT OF CLIMATE CHANGE IN SOIL BACTERIAL COMMUNITIES IN ECOSYSTEM MOUNT TLALOC. ABSTRACT: Climate change is affecting terrestrial ecosystems, particularly, those located in high altitude mountain are very sensitive to climate change. Soil microorganisms play a fundamental role in the ecosystems, although they represent less than 1% of soil carbon participate in biogeochemical cycles and promote plant growth. The temperature rise may impact the structure and function of microbial communities and consequently the ecosystems. In this work soil cores were hammered in two altitude sites, one at fir forest (3489 m asl) and the other at oak forest (2989 m asl), and moved down to lower altitude (3088 and 2735 m asl for fir and oak forest, respectively). This was carried out in order to evaluate the effect of simulated soil warming on the structure and diversity of microbial communities in fir and oak forests of Mount Tlaloc. The warming of soil cores moved down to lower altitudes was about 2 ° C. Samples of soil every two months (July, August and November) were taken in order to extract the DNA. The Metagenomic 16S rDNA gene libraries were constructed by the Fusion primer strategy with 200bp chemistry for Ion Torrent® massive sequencing platform. The sequence quality was evaluated, the identity assignment performed, and alpha diversity of operational taxonomic units (operational taxonomic units, OTU's) was determined. In oak ecosystem the maximum number of phyla during the experiment was seven on no-moved soil cores and six on moved soil cores, this was at 60 days after experiment was installed. The most abundant phyla along the experiment were Proteobacteria and Actinobacteria. At the no-moved soil cores 26 families were found and in displaced cores 30 families were present. The moved and no-moved soil cores shared 21 families. From this families, Thermoleophilaceae (18%), Pseudonocardiaceae (12%), Micrococcaceae (7%) Nocardioidaceae (3%) and Solibacteraceae (3%) were prevalent in no-moved cores, while Paenibacillaceae (9%), Sphingobacteriaceae (9%) and Nocardiaceae (4%) were prevalent in moved soil cores. The families Bradyrhizobiaceae, Nitrosomonadaceae, Chloroflexaceae and Thermoleophilaceae were present only at the no-moved soil cores; Nitrosomonadaceae, Prevotellaceae and Propionibacteriaceae were found only in the moved cores. In fir forest the maximum number of phyla during the experiment was six, which was found at the beginning of the experiment. The most abundant phyla during the experiment were: proteobacteria, actinobacteria and bacteroidetes. A total of 21 families were detected, of which twelve were found only on no-moved soil cores and six on moved cores, and three families were shared by both cores. Thermomonosporaceae (20%), Bradyrhizobiaceae (14%), Pseudonocardiaceae (8%), Nocardiaceae (8%) and Nitrosomonadaceae (6%) were prevalent in no-moved soil cores. Bradyrhizobiaceae (16%), Nitrospiraceae (8%), Nocardioidaceae (7%) were prevalent in moved cores. The soil cores share the families Bradyrhizobiaceae, Nitrospiraceae and Solibacteraceae, which had a higher prevalence in moved soil cores than in the no-moved cores. In both forests alpha diversity was higher at the beginning of the experiment and then decreased, but in the case of oak the reduction of alpha diversity was higher in the moved soil cores, while in fir forest the reduction of alpha diversity was similar in both soil cores. These results showed evidences that temperature caused changes in the structure and diversity of bacterial communities where microorganisms with greater adaptability prevailed, and the succession was also one of their response strategies.