Este proyecto explorará y evaluará el como tipos contrastantes de suelos ensamblan la comunidad de bacterias asociadas a las raíces, el microbioma de la raíz. Se hará el estudio tanto a nivel de diversidad de especies bacterianas, así como, el de las funciones que llevan a cabo mediante el análisis de sus genes codificantes. Este estudio contribuirá al entendimiento del papel del distintos suelos de inicio y la estructuración del microbioma de la raíz. El proyecto tiene relevancia ecológica y agronómica, el estudiar si las comunidades de bacterias asociadas a la raíz son seleccionadas independientemente del tipo de suelo de inicio, las peculiaridades de cada tipo de suelo en la composición final de bacterias asociadas a las raíces, nos puede ayudar a entender estrategias y posibles combinaciones de elementos de la comunidad que den un ambiente más propicio para el establecimiento y desarrollo de la planta. México es albergue de una gran biodiversidad, así mismo, es recipiente de una gran diversidad en tipos de suelos (25 tipos mayores) este hecho nos da los medios para probar en una escala geográfica grande el papel del suelo en la estructuración del microbioma de la raíz. Probaremos, bajo condiciones controladas como un mismo genotipo de planta (Tabaco) selecciona o está siendo seleccionada por los habitantes microbiológicos de los distintos suelos representativos de México. Para describir la diversidad taxonómica haremos uso de la secuenciación masiva y análisis de amplicones del gen 16S rRNA. A partir de la información del 16S rRNA agruparemos a las muestras en perfiles taxonómicos además de hacer análisis multivariados y correlaciones con parámetros físico-químicos y ambientales del suelo. En base a los grupos de similitud de los perfiles taxonómicos elegiremos a muestras representativas de la variación total para hacer seuenciación metagenómica. Con la secuenciación metagenómica tendremos la capacidad de describir las funciones moleculares, codificadas en los genes, mayormente representadas en el microbioma de la raíz, generar predicciones metabólicas de la comunidad, además de la posibilidad de generar perfiles de composición taxonómica más allá del 16S. La aplicación de técnicas metagenómicas, en combinación con técnicas clásicas dependientes de cultivo, como las que proponemos en este proyecto nos darán la posibilidad de explorar en una manera sin precedentes la diversidad taxonómica y funcional de los microbios que habitan los suelos mexicanos. La información a generar sobre que bacterias y que genes se asocian a las distintas raíces de plantas para evaluarlas en conjunto con la planta nos permite evaluar al sistema como una comunidad. Los resultados directos de este proyecto será producir un inventario de especies y genes del microbioma de la raíz en un fondo de suelos contrastantes de un país megadiverso como México. Las implicaciones a largo plazo ayudarán a entender si hay un conjunto compartido del microbioma de las raíces y si existen configuraciones particulares de bacterias que incrementen la posibilidad de establecimiento y producción en las plantas.

Con los resultados generados con este proyecto de investigación se ampliará nuestro entendimiento en la diversidad bacteriana en el ecosistema más diverso que conocemos hasta el momento, el suelo. De esta forma, sería un estudio referencia nacional e internacional para evaluar la distribución espacial de las comunidades bacterianas en nuestro país, esto también es relevante dado que nos encontramos en uno de los países más diversos en cuanto a tipo de suelos se refiere. La diversidad en este proyecto es comprendida tanto a nivel taxonómico como a nivel funcional, utilizando las estrategias más modernas de metagenómica para poder realizar estos perfiles taxonómicos y funcionales, mismos en los que tenemos experiencia en distintos metagenomas en los que hemos participado en el pasado y actualmente. Un segundo resultado, de relevancia biológica pero con potencial a generar aplicaciones, tiene que ver con entender el papel del ambiente y de las plantas en el establecimiento de la comunidad bacteriana que coloniza las raíces y que puede influenciar en la planta a niveles de establecimiento, desarrollo y productividad. Para este propósito haremos un experimento en el que usaremos un mismo genotipo de planta, tabaco, sembrado en distintos fondos de suelos y bajo condiciones ambientales controladas (temperatura, humedad, fotoperíodo) evaluar el establecimiento de comunidades bacterianas. Si existe un conjunto de bacterias seleccionadas en los distintos tipos de suelos será posible proponer un microbioma que es seleccionado activamente por la planta, si en cada tipo de suelo tenemos comunidades distintas podremos evaluar el papel del suelo en la colonización y establecimiento de dichas comunidades bacterianas asociadas a las plantas. En un aspecto amplio puede haber impactos sociales y económicos derivados de este proyecto. Por una parte ampliamos el conocimiento de la diversidad microbiológica de los suelos de México, claves en el entendimiento del funcionamiento de ecosistemas en el que se encuentran embebidos. México cuenta con 198 millones de hectáreas, 145 millones de ellas se emplean en actividades agropecuarias. Las actividades de agricultura se corresponden con apenas un 4% del Producto Interno Bruto (PIB) nacional, pero considerando también las aplicaciones y productos agropecuarios se llega a una participación de 9% del PIB [10]⁠. Describir la diversidad microbiológica de los suelos de México y entender los procesos que llevan a cabo es una necesidad de primer relevancia. El conocimiento generado de este tipo de propuestas puede tener repercusiones sociales en el mediano plazo derivado del entendimiento científico y el desarrollo de tecnologías para el manejo de suelos. También hay que considerar el impacto social de la preparación de recursos humanos capacitados para analizar dichos sistemas.