Repositorio
Institucional

Valenzuela, Bernardita

The Abundance and Distribution of the acdS Gene in Microbial Communities from the Rhizosphere of Copiapoa solaris, a Native Cactus in the Arid Coastal Region of Antofagasta, Chile

MDPI

MICROORGANISMS

en

Copiapoa solaris is an endemic cactus species from the Antofagasta region, Chile, thriving in arid coastal ecosystems known as "fog oases," where the rising marine moisture is the primary water source. This study investigates the role of microbial communities associated with the rhizosphere of C. solaris in adapting to extreme environmental conditions, particularly focusing on the acdS gene, which encodes ACC deaminase-an enzyme that reduces ethylene production under stress. This research aims to elucidate the gene's contribution to the adaptation of C. solaris in these challenging environments. Samples were collected from three sites (El Cobre, Quebrada Botija, and Quebrada Izcu & ntilde

a) that differ in relative humidity, temperature, and topography. Environmental DNA was extracted, phylogenetic diversity was analyzed, and metagenomic annotation of the acdS gene was conducted. The acdS gene was detected in all samples, with the highest relative abundance at Quebrada Izcu & ntilde

a (0.05%), characterized by low relative humidity (<70%) and severe water stress. Phylogenetic analysis revealed conserved sequences across sites, while taxonomic and alpha diversity were similar among them. However, beta diversity indicated that Quebrada Izcu & ntilde

a was the least homogeneous, hosting distinct taxa potentially associated with stress mitigation. The acdS gene was detected on plasmids at El Cobre and Quebrada Izcu & ntilde

a, suggesting its potential mobility within the metagenome. The results of this study highlight the intricate relationships between microbial communities and the resilient cactus species C. solaris in extreme environments. The conservation and abundance of the acdS gene, particularly in low-humidity conditions, suggest its vital role in facilitating stress tolerance through microbial interactions. Understanding these dynamics is crucial for developing strategies to enhance plant resilience in arid ecosystems, with potential applications in sustainable agriculture and ecosystem management under changing climatic conditions.Copiapoa solaris es una especie endémica de cactus de la región de Antofagasta, Chile, que prospera en ecosistemas costeros áridos conocidos como "oasis de niebla", donde la humedad marina ascendente es la principal fuente de agua. Este estudio investiga el papel de las comunidades microbianas asociadas a la rizosfera de C. solaris en la adaptación a condiciones ambientales extremas, centrándose particularmente en el gen acdS, que codifica la ACC desaminasa, una enzima que reduce la producción de etileno bajo estrés. Esta investigación tiene como objetivo dilucidar la contribución del gen a la adaptación de C. solaris en estos entornos desafiantes. Se recolectaron muestras de tres sitios (El Cobre, Quebrada Botija y Quebrada Izcuça) que difieren en humedad relativa, temperatura y topografía. Se extrajo ADN ambiental, se analizó la diversidad filogenética y se realizó la anotación metagenómica del gen acdS. El gen acdS se detectó en todas las muestras, con la mayor abundancia relativa en Quebrada Izcuça (0,05%), caracterizada por baja humedad relativa (<70%) y estrés hídrico severo. El análisis filogenético reveló secuencias conservadas entre los sitios, mientras que la diversidad taxonómica y alfa fue similar entre ellos. Sin embargo, la diversidad beta indicó que Quebrada Izcuça fue la menos homogénea, albergando taxones distintos potencialmente asociados con la mitigación del estrés. El gen acdS se detectó en plásmidos en El Cobre y Quebrada Izcuça, lo que sugiere su potencial movilidad dentro del metagenoma. Los resultados de este estudio resaltan las intrincadas relaciones entre las comunidades microbianas y la especie de cactus resistente C. solaris en ambientes extremos. La conservación y abundancia del gen acdS, particularmente en condiciones de baja humedad, sugieren su papel vital en la facilitación de la tolerancia al estrés a través de interacciones microbianas. Comprender estas dinámicas es crucial para desarrollar estrategias que mejoren la resiliencia de las plantas en ecosistemas áridos, con posibles aplicaciones en la agricultura sostenible y la gestión de ecosistemas en condiciones climáticas cambiantes.

artículo original

acdS gene

Copiapoa solaris

rhizosphere

10.3390/microorganisms13071547

pdf

DEAMINASE PRODUCING PGPR

PLANT-GROWTH PROMOTION

ACC DEAMINASE

BACTERIA

PHOSPHORUS

TOLERANCE

DIVERSITY

NITROGEN

WATER

DEAMINASE PRODUCING PGPR

PLANT-GROWTH PROMOTION

ACC DEAMINASE

BACTERIA

PHOSPHORUS

TOLERANCE

DIVERSITY

NITROGEN

WATER

Microbiología

Botánica

Ecología

versión publicada

dorada

verde

acceso abierto

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WOS:001554232700001

The Abundance and Distribution of the acdS Gene in Microbial Communities from the Rhizosphere of Copiapoa solaris, a Native Cactus in the Arid Coastal Region of Antofagasta, Chile

artículo original

MDPI

MICROORGANISMS

Microbiology

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CC BY 4.0

Master's program in Aquatic Systems Ecology at the University of Antofagasta#University of Antofagasta#University of La Frontera#Ministry of Education#Rhizosphere Extreme Microbiome Consortium project#MINEDUC-UA#Programa Asistente de Investigacion UAnt of, Convenio Mineduc-UA

Master's program in Aquatic Systems Ecology at the University of Antofagasta

University of Antofagasta [ANT22991]

University of La Frontera

Ministry of Education

Rhizosphere Extreme Microbiome Consortium project [ANID FSQ210003]

MINEDUC-UA [ANT1856]

Programa Asistente de Investigacion UAnt of, Convenio Mineduc-UA [ANT23991]

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