Efecto de la interacción de hongos ectomicorrizicos y bacterias en la composición de compuestos fenólicos de Pinus pseudostrobus Lindl. var. coatepecensis Público Deposited
El presente estudio abordó la importancia de los hongos ectomicorrízicos y bacterias asociadas a los pinos como parte fundamental de su establecimiento, desarrollo y salud dentro de ecosistemas forestales actuales. Como primer objetivo, se analizó la estructura y composición de las comunidades de microorganismos asociados a raíces de Pinus pseudostrobus var. coatepecensis en un relicto de bosque situado dentro de una plantación forestal. Esta especie de pino es la más utilizada en programas de reforestación en México, sin embargo, presenta un complejo taxonómico, reconociéndose cuatro variedades, siendo la variedad coatepecensis la menos estudiada debido a su restringida área geográfica. Se realizó un muestreo con 18 puntos, en un transecto de 145 metros. Los géneros más abundantes fueron Tomentella, Clavulina, Suillus, Russula y Elaphomyces. La comunidad total de hongos estuvo influenciada por el contenido de total de carbono (C), fósforo disponible (P) y la proporción de carbono:nitrógeno (C:N) en el suelo. La disimilitud entre las muestras a lo largo del transecto fue significativa, asociando especies como Russula dissimulans a cortas distancias (20 cm) y especies patógenas como Xenasmatella y Venturia en muestras cada 25 m y cercanas al borde del relicto. Por otro lado, las comunidades bacterianas, aunque menos influenciadas por la variación espacial, mostraron una fuerte correlación con el pH del suelo. Se identificaron, al menos, 69 especies de hongos ectomicorrízicos y 200 géneros de bacterias asociadas a las raíces de P. pseudostrobus var. coatepecensis. Como segundo objetivo, se evaluó el potencial de la inoculación con hongos ectomicorrízicos nativos en plántulas de P. pseudostrobus var. coatepecensis. Se conoce que entre el 50% y 60% de los pinos plantados no sobreviven en campo y uno de los factores determinantes es su asociación con hongos ectomicorrízicos. No obstante, el uso generalizado de especies de hongos introducidas en etapa de vivero ha llevado a generar altos costos para los productores, baja eficiencia en el establecimiento de la simbiosis ectomicorrízica y cambios en las comunidades microbianas. Se inocularon plántulas de P. pseudostrobus var. coatepencensis con Amanita stranella y Suillus decipiens de manera individual y combinada, mostrando un incremento significativo hasta del 50% en altura, diámetro del tallo y contenido total de polifenoles con respecto a las plántulas no inoculadas. Esto reflejó un mejor desarrollo del sistema radicular y resistencia de las plántulas en los tratamientos inoculados. Como tercer objetivo, se realizó un análisis de las especies de pinos neotropicales utilizadas para fines de plantaciones forestales y el uso de microorganismos como estrategias para su establecimiento y desarrollo. Encontrando que en el Neotrópico se utilizan, al menos, 24 especies de pinos para fines comerciales y 16 se han introducido en Sudamérica, estas últimas con impacto negativo en la riqueza de especies de hasta del 50%. Sin embargo, la incorporación de inoculantes, a base de microorganismos, representa una alternativa para la recuperación de la riqueza y diversidad, siempre y cuando los inoculantes sean elaborados con especies nativas. En conclusión, esta tesis doctoral contribuye a nuestra comprensión de la diversidad de microorganismos en bosques de pino y del impacto de las zonas productivas en estos ecosistemas; además, se evaluó el potencial de los hongos ectomicorrízicos en el manejo y la conservación sostenible de los ecosistemas de pinos neotropicales. Este trabajo aporta información para la toma de decisiones documentadas y para los esfuerzos de conservación frente a los desafíos ambientales actuales en los ecosistemas forestales. Palabras clave Bacteria, Biodiversidad, Ectomicorrizas, Microbioma, Neotrópico, Pinus, Plantaciones, Suelo, Reforestación.
The present study addressed the importance of ectomycorrhizal fungi and bacteria associated with pine trees as a fundamental part of their establishment, development, and health within current forest ecosystems. The first objective was to analyze the structure and composition of the microorganism communities associated with the roots of Pinus pseudostrobus var. coatepecensis in a forest remnant located within a forest plantation. This pine species is the most used in reforestation programs in Mexico; however, it presents a taxonomic complexity, with four recognized varieties, among which the coatepecensis variety is the least studied due to its restricted geographic area. Sampling was conducted at 18 points, along a 145-meter transect. The most abundant genera were Tomentella, Clavulina, Suillus, Russula, and Elaphomyces. The total fungal community was influenced by the total carbon (C) content, available phosphorus (P), and the carbo:nitrogen (C:N) ratio in the soil. Dissimilarity among samples, along the transect, was significant, associating species such as Russula dissimulans with short distances (20 cm), and pathogenic species such as Xenasmatella and Venturia in samples taken every 25 meters and near the edge of the remnant. On the other hand, bacterial communities, although less influenced by spatial variation, showed a strong correlation with soil pH. At least 69 species of ectomycorrhizal fungi and 200 genera of bacteria associated with the roots of P. pseudostrobus var. coatepecensis were identified. As the second objective, the potential of inoculation with native ectomycorrhizal fungi in seedlings of P. pseudostrobus var. coatepecensis was evaluated. It is known that between 50% and 60% of planted pines do not survive in the field, and one of the determining factors is their association with ectomycorrhizal fungi. However, the widespread use of introduced fungal species in the nursery stage has led to high costs for producers, low efficiency in the establishment of ectomycorrhizal symbiosis, and changes in microbial communities. Seedlings of P. pseudostrobus var. coatepecensis were inoculated with Amanita stranella and Suillus decipiens individually and combined, showing a significant increase of up to 50% in height, stem diameter, and total polyphenol content compared to non-inoculated seedlings. This reflected a better root system development, and seedling resistance in the inoculated treatments. As the third objective, an analysis was conducted on Neotropical pine species used for forest plantation purposes and the use of microorganisms as strategies for their establishment and development. It was found that, at least, 24 pine species are used for commercial purposes in the Neotropics, with 16 introduced in South America, the latter having a negative impact on species richness of up to 50%. However, the incorporation of microorganism-based inoculants represents an alternative for the recovery of richness and diversity, provided that the inoculants are produced using native species. In conclusion, this doctoral thesis contributes to our understanding of microbial diversity in pine forests and the impact of productive areas on these ecosystems. Additionally, it evaluated the potential of ectomycorrhizal fungi in the management and sustainable conservation of Neotropical pine ecosystems. This work provides information for documented decision-making and conservation efforts, in the face of current environmental challenges in forest ecosystems. Keywords Bacteria, Biodiversity, Ectomycorrhiza, Microbiome, Neotropics, Pinus, Plantations, Soil, Reforestation.
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