Las bacterias del género Rhizobium establecen simbiosis con diversas leguminosas, induciendo la formación de nódulos en las raíces de estas plantas y fijando nitrógeno dentro de los nódulos. Estas bacterias han sido investigadas profusamente en las últimas décadas y la información obtenida ha contribuido a una mejor apreciación de su diversidad, la función simbiótica y la estructura de sus genomas (Oldroyd, et al., 2011). En su mayoría, las investigaciones previas sobre genómica evolutiva y poblacional de rizobios se han focalizado en el estudio de rizobios nodulantes y fijadores de nitrógeno, dejando a un lado a aquellos rizobios poco competitivos que se encuentran en la rizósfera y no entran al nódulo. La simbiosis entre Rhizobium y las leguminosas puede entenderse como un gradiente de interacciones que van desde el mutualismo donde ambos organismos se benefician, hasta el parasitismo donde la bacteria se beneficia aprovechando los recursos que puede obtener de la planta para asegurar la supervivencia y la reproducción (Kiers y Denison, 2008). En medio de estos extremos, existen una gran cantidad de genotipos con diferentes capacidades simbióticas, incluidos algunos que no pueden hacer simbiosis porque carecen de los genes necesarios para la nodulación (Segovia, et al., 1991). En este proyecto proponemos aislar y caracterizar poblaciones simpátricas de R. etli tanto nodulantes como no nodulantes, para conocer el espectro de variación genómica y como esta se relaciona con la simbiosis. Con ello pretendemos obtener información sobre la estructura genómica de estas poblaciones y como cambia como resultado de la mutación y la recombinación. Así mismo queremos observar la dinámica de pérdida y ganancia de información genética en escalas cortas de divergencia. Metodológicamente el proyecto se basa en secuenciación genómica de alta cobertura de aislamientos de R. etli procedentes de un solo campo de cultivo. Como tal, la información derivará de los genomas completos, pero dada su importancia biológica, la estructura, evolución y dinámica del plásmido simbiótico será estudiada en mayor detalle.

Planteamiento del problema y justificación Bacterias endófitas fijadoras de nitrógeno se caracterizan por colonizar miembros de la familia de las leguminosas. Estas bacterias son importantes para las plantas huéspedes porque les permiten optimizar la captación de nitrógeno fijado en forma biológica. En la mayoría de los estudios se han seleccionado las bacterias de los nódulos que fijan activamente nitrógeno, se espera por lo tanto, que estas bacterias sean buenas fijadoras de nitrógeno, el resto de los rizobios relacionados a la planta son eludidos, bien sea por que se encuentran en los nódulos no activos, en la rizósfera o el suelo, aunque los rizobios aislados del suelo no nodulantes puedan adquirir la capacidad de fijar y nodular mediante ganancia de un plásmido de simbiosis tal como lo demostró anteriormente Segovia y colaboradores, 1991. Los estudios sobre rizobios se han llevado a cabo en su mayoría con cepas aisladas desde los nódulos fijadores de nitrógeno y entre especies de distintos orígenes geográficos (Muresu et al., 2008;Bailly et al., 2011; Epstein et al., 2012). Por lo tanto reflejan las propiedades individuales de la cepa y dan poca información sobre la estructura genómica de las poblaciones de rizobios en un mismo sitio bajo del contexto ecológico donde habitan estas cepas. Las investigaciones basadas en el análisis filogenético utilizando genes constitutivos como el 16S rRNA, glnII, dnaK u otros brindan información sobre la diversidad microbiana (Silva et al., 2003; Laguerre et al., 1993; Willems et al., 1993; Young et al. 1991), sin embargo, no permiten inferir el flujo de información genética entre las poblaciones de rizobios como consecuencia de la transferencia horizontal y la recombinación; no obstante, el desarrollo de métodos más eficientes aplicados en microbiología molecular han permitido obtener genomas completos de rizobios nodulantes (González et al., 2006; Reeve et al., 2010; Fauvart et al., 2011), haciendo posible el estudio genético más detallado y comparativo de las poblaciones bacterianas de Rhizobium bien sean nodulantes o no nodulantes. Estudios previos llevados a cabo con bacterias pertenecientes a distintos géneros de rizobios como Sinorhizobium medicae, Sinorhizobium meliloti y Rhizobium etli (Epstein et al., 2012; Acosta et al., 2011; Bailly et al., 2011), evidencian que la diversidad de nucleótidos es mayor en los plásmidos que en el cromosoma y la existencia de bajos niveles de recombinación entre bacterias pertenecientes a diferentes especies. En esos estudios por lo general se analizan cepas pertenecientes a distintos orígenes geográficos y en consecuencia es necesario discutir el efecto de estas barreras geográficas sobre el flujo de genes. En el presente estudio por el contrario también se busca considerar aislados de rizobios nodulantes asociados a un mismo lugar tal como previamente se ha descrito para Sinorhizobium medicae (Bailly et al., 2011) y documentar la relación estructural entre los genomas de R. etli nodulantes y no nodulantes. Contribuciones de este proyecto. El estudio de poblaciones simpátricas de R. etli procedentes de un solo campo de cultivo de frijol, se relaciona directamente con los requerimentos de mejoras en la fijación de nitrógeno a traves de cepas o mezclas de cepas con la mejor "aptitud" simbiótica. Un conocimiento de la estructura genómica de estas cepas podría contribuir a proponer modelos de inoculacion que mejoren la productividad. Desde el punto de vista básico, entender la estructura genómica de esta población nos dará pauta a comprender los fenómenos de transferencia de información genética (flujo genético) entre los miembros de esta población y como esta se diferencia de acuerdo a los procesos de mutación y recombinación. Este es el primer proyecto que se plantea desde la perspectiva de conocer integralmente los genomas y su relación con la adaptación a la simbiosis.