Cómo los mecanismos de defensa de las plantas dependientes de hormonas dan forma a los microorganismos de la endosfera

La elevada plasticidad a través de la cual las plantas regulan una enorme diversidad de procesos en un entorno altamente cambiante está relacionada con la función de las hormonas vegetales. La mayoría de las hormonas participan en el sistema inmunológico de las plantas, deteniendo las infecciones por patógenos y equilibrando la interacción con los simbiontes beneficiosos.

Los microorganismos patógenos a menudo utilizan alteraciones en las hormonas vegetales para manipular las respuestas de defensa del huésped y así promover su virulencia, induciendo a su vez el crecimiento y la división celular para la nutrición. Los receptores inmunes de las plantas no distinguen entre patógenos y beneficiosos, pero si perciben patrones moleculares conservados como la flagelina bacteriana o la quitina fúngica, por lo que la inmunidad vegetal tiene un impacto directo sobre la composición de los microbiomas.

Los sistemas simbiontes planta-patógeno o planta-beneficioso han proporcionado conocimiento sobre la función de las hormonas vegetales como determinantes de tales interacciones, ayudando a definir las funciones hormonales en la respuesta inmunitaria local y sistémica de las plantas.

En conjunto, esto designa a las hormonas vegetales como parte del conjunto de herramientas de la planta para mantener bajo control la colonización por microorganismos patógenos y beneficiosos.

Las plantas determinan el desarrollo de las raíces para facilitar las interacciones con el microbioma

El desarrollo de las plantas afecta al ensamblaje del microbioma de la rizosfera. La morfología y la arquitectura del sistema radicular es crucial para el establecimiento de comunidades microbianas. Los exudados radiculares difieren entre las distintas zonas radiculares, atrayendo así diferentes microorganismos. A su vez, los microorganismos se han especializado en colonizar zonas radiculares específicas.

Como organismos sésiles, las plantas dependen de las hormonas para orquestar las diferentes etapas de desarrollo y agregar plasticidad para el desarrollo en entornos cambiantes. Como respuesta al estrés abiótico, como la sequía o deficiencia de nutrientes, las plantas requieren de ajustes en la arquitectura del sistema radicular para acceder mejor a los minerales y el agua. Por lo que la estrategia de las plantas fue atraer a microorganismos beneficiosos y proporcionarles el hábitat necesario, teniendo un papel central las hormonas vegetales.

Además, algunas hormonas vegetales apoyan la colonización de raíces por hongos micorrízicos arbusculares (HMA), que mejoran el suministro de fósforo a través de su red de hifas tras la colonización de raíces. De esta manera, los simbiontes de raíces mantienen la aptitud de las plantas mejorando la eficiencia en el uso de nutrientes.

Entre los microorganismos productores de fitohormonas encontramos las bacterias promotoras del crecimiento vegetal de las plantas (PGPB) y los hongos promotores del crecimiento vegetal (PGPF). Algunos de los cambios producidos por estas fitohormonas son las alteraciones en el crecimiento de raíces y brotes, así como en la arquitectura del sistema de raíces y potencialmente la modificación del tiempo de floración, además de la protección frente a patógenos o resistencia al estrés abiótico.

Se ha comprobado que los microorganismos producen hormonas y/o activan la señalización de las hormonas vegetales para alterar la arquitectura del sistema radicular, facilitando así su acomodación. Sorprendentemente, los microorganismos no solo sintetizan hormonas, sino que las perciben, activando procesos de señalización para superar a los competidores y construir alianzas, lo que sugiere la adopción de hormonas para dirigir las interacciones microorganismos-microorganismo. 

La composición de las comunidades microbianas en la rizosfera mejora enormemente las capacidades funcionales de la planta. Los esfuerzos por emplear comunidades microbianas, por ejemplo, para sistemas de producción de cultivos más sostenibles y biodiversificados, requieren una mejor comprensión de las actividades hormonales y su prevalencia en las interacciones planta-microbioma. Por ello, es fundamental detectar el origen de la síntesis y señalización hormonal y determinar su efecto sobre las plantas y el ensamblaje de comunidades microbianas.