Gracias por visitar nature.com.Está utilizando una versión de navegador con soporte limitado para CSS.Para obtener la mejor experiencia, le recomendamos que utilice un navegador más actualizado (o desactive el modo de compatibilidad en Internet Explorer).Mientras tanto, para garantizar un soporte continuo, mostramos el sitio sin estilos ni JavaScript.Control deslizante con tres artículos mostrados por diapositiva.Use los botones Anterior y Siguiente para navegar por las diapositivas o los botones del controlador de diapositivas al final para navegar por cada diapositiva.Tomoki Nishioka, Malek Marian, … Masafumi ShimizuYun Hu, Yanyan Li, … Yong YangMinmin Liu, Joshua Philp, … Hetong YangSidra Zahoor, Rabia Naz, … Saira FarmanSang-Moo Lee, Hyun Gi Kong, … Choong-Min RyuNa Jin, Xiuliang Lu, … Heng JianLina Sui, Junhui Li, … Yan WangFatin Nadiah Jamil, Amalia Mohd Hashim, … Noor Baity SaidiMirela Mosela, Galdino Andrade, … Leandro Simões Azeredo GonçalvesBiología de las comunicaciones volumen 6, Número de artículo: 27 (2023) Citar este artículoEl hongo del suelo Fusarium oxysporum f.sp.cubense tropical race 4 (Foc TR4) causa el marchitamiento del banano por Fusarium (FWB), que devasta la producción de banano en todo el mundo.Se considera que el biocontrol es el enfoque más eficiente para reducir la FWB.Aquí presentamos un enfoque que espaciotemporalmente aplica cepas de Piriformospore indica y Streptomyces morookaensis según su fuerza respectiva para aumentar la eficacia de biocontrol de FWB.P. indica coloniza con éxito las raíces de banano, promueve la formación de raíces laterales, inhibe el crecimiento de Foc TR4 dentro de las plantas de banano y reduce el FWB.La cepa Sm4-1986 de S. morookaensis secreta diferentes compuestos secundarios, de los cuales la xerucitrinina A (XcA) y la 6-pentil-α-pirona (6-PP) muestran la actividad anti-Foc TR4 más intensa.XcA quela el hierro, un nutriente esencial en la interacción patógeno-planta que determina la producción de FWB.6-PP, un compuesto orgánico volátil, inhibe la germinación de Foc TR4 y promueve el crecimiento del banano.Los ensayos de control biológico en el campo demostraron que la aplicación de S. morookaensis conduce a la mejora de las propiedades del suelo y al aumento de los microbios asociados a la rizosfera que son beneficiosos para el crecimiento del banano, lo que reduce significativamente la incidencia de la enfermedad de FWB.Nuestro estudio sugiere que la utilización óptima de las dos cepas de control biológico aumenta la eficacia del control biológico y que la regulación de la accesibilidad del hierro en la rizósfera es una estrategia prometedora para controlar el FWB.Los bananos (Musa spp.), originarios del Sudeste Asiático y el Pacífico Occidental1,2, ahora están ampliamente distribuidos en los trópicos y subtrópicos húmedos, donde proporcionan un alimento básico para unos 400 millones de personas en los países en desarrollo de África, Asia, y América Latina3.El banano es la fruta más exportada del mundo, con una producción de 119 millones de toneladas y un valor comercial de exportación de 13,3 mil millones de dólares en 20204.Marchitez por Fusarium del banano (FWB) causada por el hongo del suelo Fusarium oxysporum f.sp.cubense (Foc) es una de las enfermedades más destructivas en la producción de banano a nivel mundial.FWB ha restringido la producción de banano durante más de un siglo5.La epidemia de FWB condujo al reemplazo de Gros Michel susceptible a Foc raza 1 con Cavendish resistente, que actualmente cubre alrededor del 40% de la producción mundial y es probable que solo esté presente el banano en los estantes de los supermercados para los países no productores3,6.Sin embargo, una nueva raza de Foc, la raza tropical 4 (TR4), es virulenta no solo en Cavendish sino también en casi todos los demás cultivares de banano.Foc TR4 causó graves pérdidas en las plantaciones de banano en todo el mundo, lo que resultó en el abandono de miles de hectáreas de plantaciones de banano7.Actualmente, no existen métodos efectivos para controlar FWB causado por Foc TR4.El patógeno Foc puede permanecer en el suelo hasta 30 años incluso en ausencia de plantas hospedantes, lo que hace que sea particularmente difícil eliminarlo del suelo infectado8,9.Al ser un patógeno vascular, Foc coloniza las raíces del banano y llega a los haces vasculares3, lo que lleva a la ineficacia del control químico.El uso repetido de fungicidas químicos ha generado una gran preocupación por la contaminación ambiental y la salud humana.Se cree que cultivar cultivares resistentes es la forma más eficaz de controlar la FWB, pero todas las variedades comerciales de banano probadas son susceptibles a Foc TR4 y se propagan por clonación debido a la naturaleza de triploide estéril10.Por lo tanto, el control biológico de FWB ha ganado gran interés11.Piriformospora indica es un hongo endófito bien conocido que coloniza las raíces de un amplio espectro de especies de plantas y confiere diversos efectos beneficiosos sobre las plantas hospederas12,13,14.La colonización de banano con P. indica alivió significativamente los síntomas de la enfermedad causados ​​por Foc TR415, y si la colonización se combinó con la adición de sustratos de cultivo de Dictyophorae echinovolvata, se logró la mejor mejora de la resistencia a la infección por Foc TR416.Los Streptomyces son naturalmente abundantes en los suelos, y es probable que causen menos daño al ecosistema circundante cuando se aplican.Muchas especies de Streptomyces se han utilizado como agentes de control biológico para proteger a las plantas contra diversas enfermedades debido a su capacidad para producir una variedad de metabolitos secundarios que pueden inhibir el crecimiento de fitopatógenos o promover el crecimiento de las plantas17,18,19.Streptomyces malaysiensis 8ZJF-21 fue aislado de plantas medicinales en Hainan de China.Los extractos de S. malaysiensis 8ZJF-21 mostraron fuertes efectos inhibitorios sobre el crecimiento micelial de Foc TR4 y cuando la cepa se usó como agente de control biológico, redujo significativamente los síntomas de la enfermedad de las plántulas de banano infectadas por Foc TR420.Streptomyces sp.H3-2 fue aislado de la rizósfera de plantaciones de banano.Los extractos de la cepa H3-2 suprimieron el crecimiento y la germinación de esporas de Foc TR4, y los experimentos en macetas mostraron que Streptomyces sp.H3-2 promovió el crecimiento vegetativo de las plántulas de banano e inhibió significativamente el síntoma de la enfermedad del marchitamiento por Fusarium causado por Foc TR421.Además, la aplicación de Streptomyces mejoró las comunidades microbianas del suelo y mejoró la resistencia de las plantas a los patógenos22.La rizosfera es una interfaz importante involucrada en el intercambio de recursos, incluidos nutrientes, compuestos, etc. entre las plantas, el entorno del suelo y los microbios.Se sabe que la competencia por nutrientes esenciales como el hierro en la rizosfera es un factor crucial que determina la supervivencia de los microbios23.Los microorganismos de la rizosfera que producen sideróforos inhibidores del crecimiento podrían suprimir el crecimiento de patógenos y, por lo tanto, proteger a las plantas contra la infección por patógenos24.El enfoque que aprovecha la capacidad de los microbios para restringir el acceso de los patógenos a los nutrientes esenciales es una estrategia eficaz para el biocontrol.Aquí, presentamos un enfoque espaciotemporal utilizando Piriformospore indica en los compartimentos endófitos y Streptomyces morookaensis en la rizosfera para controlar FWB.S. morookaensis cepa 4-1986 (Sm4-1986) mejora las propiedades del suelo, cambia las estructuras microbianas de la rizosfera y suprime el crecimiento de Foc TR4 al secretar compuestos activos cuando se aplica al campo.P. indica coloniza y prolifera en los espacios intracelulares dentro de las raíces del banano para promover la formación de raíces laterales y restringir el crecimiento y la extensión de Foc TR4 dentro de las raíces del banano.Además, las propiedades del suelo como el pH y el contenido de hierro también son factores importantes que afectan el control de FWB.S. morookaensis Sm4-1986 mostró actividad antifúngica contra Foc TR425.Razonamos que la actividad anti-Foc TR4 de Sm4-1986 podría deberse a los compuestos secretados.En medio PDB, Foc TR4 marcado con GFP creció bien mostrando una fuerte fluorescencia (Fig. 1a), sin embargo, la adición del sobrenadante Sm4-1986 suprimió significativamente el crecimiento de Foc TR4 como lo revela la gran reducción de la intensidad de GFP (Fig. 1b ), lo que sugiere la actividad antifúngica del sobrenadante Sm4-1986 contra Foc TR4.un Foc TR4 etiquetado con GFP cultivado en PDB durante 36 h y fotografiado.b El sobrenadante de la cepa Sm4-1986 de S. morookaensis inhibe el crecimiento de Foc TR4.La cepa Sm4-1986 se cultivó en PDB durante 10 días, y el sobrenadante del cultivo se recogió y se añadió a PDB (1:1, v/v), en el que se cultivó Foc TR4 marcado con GFP durante 36 h y se fotografió.c Estructura de la xerucitrinina A. d Estructura de la 6-pentil-α-pirona.e La xerucitrinina A quela el hierro ensayado con cromo azurol sulfonato (CAS).Hay una zona amarilla alrededor de la copa Oxford en el centro de la placa, lo que indica la capacidad de quelación del hierro.f 6-PP suprime la propagación de Foc TR4.Foc TR4 y Foc TR4 tratado con 6-PP 0,96 mM se cultivaron en PDB, respectivamente, y las densidades ópticas de la solución de cultivo se controlaron en los puntos de tiempo indicados.Se mostró la media por triplicado y la desviación estándar.El tratamiento con g 6-PP reduce significativamente el número de esporas de Foc TR4 e inhibe completamente la germinación de las esporas de Foc TR4.Las esporas se contaron utilizando un hemocitómetro Malassez a las 24 h de cultivo.Se mostró la media por triplicado y la desviación estándar.Barras de miedo en (a) y (b), 5 μm.Se aisló un conjunto de compuestos metabólicos del sobrenadante de Sm4-1986 y se analizó su actividad antifúngica26.La xerucitrinina A (XcA) (Fig. 1c) y la 6-pentil-α-pirona (6-PP) (Fig. 1d) son particularmente interesantes porque mostraron la actividad anti-Foc TR4 más fuerte.Un análisis adicional mostró que XcA 3 mM suprimió por completo la germinación de las esporas de Foc TR4 marcadas con GFP y redujo en gran medida la fluorescencia de GFP en comparación con el Foc TR4 marcado con GFP sin tratar, examinado por microscopía confocal láser (Fig. 1a, b complementarias).Dado que Sm4-1986 pudo producir sideróforos25 quelantes de hierro, examinamos la actividad quelante de hierro de los compuestos aislados.El ensayo de agar cromo azurol sulfonato (CAS) mostró que había una zona amarilla clara alrededor de la copa Oxford, lo que indica una fuerte capacidad de quelación de hierro de XcA (Fig. 1e).6-PP es otro compuesto importante aislado de Sm4-1986.Foc TR4 creció bien en medio PDB como lo indica el aumento constante de la densidad óptica; sin embargo, la densidad óptica del cultivo de Foc TR4 disminuyó cuando se agregó 6-PP (concentración final de 0,96 mM) (Fig. 1f), lo que sugiere la inhibición de 6- PP sobre el crecimiento de Foc TR4.Para investigar más a fondo el efecto de 6-PP en el crecimiento de Foc TR4, contamos el número de esporas de Foc TR4 bajo el microscopio.El tratamiento con 6-PP redujo significativamente el número de esporas Foc TR4 e inhibió completamente la germinación de esporas (Fig. 1g).De acuerdo con esto, la observación confocal mostró que la fluorescencia de GFP disminuyó considerablemente después del tratamiento con 6-PP (Fig. 1c complementaria).Foc TR4 es capaz de producir ácido fusárico que actúa como factor virulento para aumentar la acidez ambiental27.Observamos que el valor de pH de la solución Foc TR4 en condiciones normales disminuyó considerablemente después de 72 h de cultivo, sin embargo, el valor de pH de la solución Foc TR4 tratada con 6-PP no cambió incluso después del cultivo durante 96 h (Fig. 1d complementaria).Para explorar los cambios morfológicos y estructurales de las esporas de Foc TR4 bajo los tratamientos de XcA y 6-PP, utilizamos un microscopio electrónico de barrido (SEM) y un microscopio electrónico de transmisión (TEM) para observar la forma de las esporas de FocTR4.La superficie de las esporas de Foc TR4 se arrugó cuando se trató con XcA (Fig. 2a) y las esporas colapsaron cuando se trataron con solución de 6-PP (Fig. 2b) en comparación con las esporas de Foc TR4 normales (Fig. 2c).Además, la observación SEM mostró que el tratamiento con 6-PP durante 24 h resultó en una pared celular más delgada y un citoplasma masivo sin orgánulos integrales como las mitocondrias (Fig. 2d, e) en comparación con las esporas Foc TR4 cultivadas normalmente (Fig. 2f , g).a Imágenes SEM que muestran la morfología de las esporas Foc TR4 tratadas con xerucitrinina A 3 mM durante 72 h.b Imágenes SEM que muestran la morfología de las esporas Foc TR4 tratadas con 6-pentil-α-pirona 0,96 mM durante 72 h.c Morfología de las esporas Foc TR4 normales analizadas por SEM.d Imagen de microscopio electrónico de transmisión (TEM) de las esporas Foc TR4 tratadas con 6-pentil-α-pirona 0,96 mM durante 24 h.e Ampliación del área cuadrada en (d) que muestra un citoplasma masivo sin orgánulos integrales.La flecha doble indica la pared celular adelgazada.f Imagen TEM de las esporas Foc TR4 normales.g Ampliación del área cuadrada en (f) que muestra la mitocondria (indicada por flechas).La doble flecha indica el grosor de la pared celular.h El análisis de la metodología de la superficie de respuesta muestra el efecto de interacción de la xerucitrinina A y la 6-pentil-α-pirona sobre la actividad antifúngica contra Foc TR4.Barras de miedo en ( a – d ) y ( f ), 1 μm;y en (e) y (g), 500 nm.Dado que XcA y 6-PP se aislaron de Sm4-1986 y cada uno tiene actividad antifúngica contra Foc TR4, planteamos la hipótesis de que la coexistencia de estos dos compuestos puede tener un efecto sinérgico en la supresión de Foc TR4.Para probar esta hipótesis, utilizamos la metodología de superficie de respuesta (RSM) para analizar la interacción entre XcA y 6-PP y para examinar cómo estos dos compuestos afectan sinérgicamente la germinación de Foc TR4 en diferentes concentraciones.Los análisis de RSM revelaron que la coexistencia de XcA y 6-PP en concentraciones más bajas pudo suprimir la germinación de esporas de Foc TR4, lo que indica un efecto sinérgico de estos dos compuestos (Fig. 2h y Fig. 2 complementaria).Dado el efecto inhibitorio de XcA y 6-PP sobre Foc TR4, investigamos sus efectos sobre el crecimiento del banano.Los experimentos con plántulas de banano mostraron que las concentraciones más bajas de 6-PP (< 150 μΜ) promovieron el crecimiento de las plántulas de banano, aunque las concentraciones más altas (> 200 μΜ) inhibieron el crecimiento de las plántulas de banano y causaron un color marrón en los rizomas (Figura complementaria 3).Con respecto a XcA, las plántulas de banano crecieron bien cuando se trataron durante 65 días con XcA 3 mM, la misma concentración que inhibió la germinación de Foc TR4, en comparación con el control.Esto indica que XcA puede no ser tóxico para las plantas de banano (Figura 4 complementaria).P. indica está asociada simbióticamente con una variedad de plantas hospedantes28.Para explorar el patrón de colonización de P. indica en banano, observamos bajo el microscopio las raíces de banano tratadas con P. indica.P. indica penetró en las raíces de banano principalmente a través de los pelos de la raíz (Fig. 5a complementaria) y, luego, cruzó la corteza y la endodermis, y se movió a la estela y se agregó en los sitios de iniciación del primordio de la raíz lateral (Fig. 3a y Fig. 5b complementaria).De acuerdo con estos fenómenos, las plántulas de banano tratadas con P. indica mostraron más raíces laterales que las no tratadas (Fig. 3b, c).Las clamidosporas de P. indica colonizan las raíces del banano y se agregan en el sitio del primordio de la raíz lateral.b Las plántulas de banano tratadas con inóculo de P. indica (1 × 105 clamidosporas/ml) y cultivadas en medio Hoagland ½ exhiben más raíces laterales.Las flechas indican las raíces laterales.c Plántulas de banano sin tratar cultivadas en ½ medio Hoagland como control.d, e Tamaño de la hifa de P. indica (d) y Foc TR4 (e) bajo microscopio electrónico de barrido.f Las hifas de P. indica se unen y colapsan las hifas de Foc TR4.Barras de escala, 2 μm.Foc TR4 es capaz de penetrar en las células del parénquima cortical para llegar a los tejidos del haz vascular de las raíces29.Por lo tanto, inhibir el crecimiento y la extensión de Foc TR4 en los compartimentos endófitos de las raíces de banano es una parte importante del control de FWB.Para investigar la interacción entre Foc TR4 y P. indica, cocultivamos estas dos cepas y observamos sus hifas superpuestas.Las imágenes SEM mostraron que P. indica apretó fuertemente Foc TR4 y resultó en el colapso de las hifas de Foc TR4, lo que sugiere un efecto inhibidor de P. indica en Foc TR4 (Fig. 3d-f).También examinamos los efectos de P. indica en el crecimiento del banano y el control de la enfermedad del marchitamiento por Fusarium.La inoculación con P. indica (1 × 106 clamidosporas / ml) aumentó el crecimiento de las plántulas de banano (Figura complementaria 6a, b y Tabla complementaria 1).Sin embargo, la infección con Foc TR4 condujo a la aparición de los síntomas típicos de la enfermedad del marchitamiento por Fusarium en las plántulas de banano (Figura complementaria 6c).No obstante, cuando las plántulas de banano se inocularon primero con P. indica y luego se infectaron con Foc TR4, se observaron menos síntomas de la enfermedad y crecieron mejor que las plántulas inoculadas con Foc TR4 (Figuras complementarias 6c, d y Tabla complementaria 1).De acuerdo con los síntomas externos, la investigación de los síntomas internos de los rizomas de banano mostró que el tratamiento con P. indica redujo en gran medida la decoloración causada por la infección por Foc TR4 (Fig. 6e-h complementaria).Los experimentos en invernadero demostraron que tanto P. indica como S. morookaensis pueden promover el crecimiento del banano y suprimir el Foc TR425.Investigamos más a fondo la eficacia del biocontrol de estas dos cepas en el campo.Los ensayos de campo se realizaron durante dos años consecutivos en un terreno que había sido abandonado debido a la infección severa de Foc TR4.Las plántulas de campo y de banano se trataron con Sm 4-1986 y P. indica, respectivamente, 7 días antes del trasplante.Al final del año, las plantas de banano en el campo fueron calificadas para la incidencia de la enfermedad del marchitamiento por Fusarium mediante la investigación de los síntomas de la enfermedad externa e interna, y la incidencia total de la enfermedad del marchitamiento por Fusarium se redujo al 11,7% (164 de las 1400 plantas mostraron la enfermedad). ).Las plantas de banano con la enfermedad del marchitamiento por Fusarium se cortaron y los sitios se trataron con S. morookaensis cepa Sm4-1986 nuevamente al año siguiente.Después de crecer durante 8 meses, la incidencia de la enfermedad del marchitamiento por Fusarium de las plantas de banano tratadas fue del 9,1 % (15 de las 164 plantas enfermas seguían enfermas), y la mayoría de las plantas de banano tratadas con P. indica cultivadas en los sitios tratados con Sm4-1986 no no mostrar síntomas de marchitez por Fusarium (Fig. 7a complementaria).Por el contrario, todas las plantas de banano sin tratar que crecieron en los hotspots mostraron síntomas severos de marchitez por Fusarium (Figura complementaria 7b),Luego investigamos cómo la aplicación de cepas de biocontrol cambia la riqueza y diversidad del microbioma de la rizosfera durante el biocontrol de FWB.Los índices ACE, Chao1 y Shannon revelaron que el suelo de la rizosfera de las plantas sanas generalmente albergaba comunidades microbianas más ricas y diversas que las de las plantas enfermas, y la aplicación continua de biocontrol aumentó aún más la riqueza y diversidad de hongos y bacterias (Tabla complementaria 2).Para comparar aún más la estructura de la microbiota en la rizosfera entre las plantas sanas y enfermas, aplicamos el análisis de coordenadas principales (PCoA) con distancias bray-curtis para analizar los datos microbianos.Los resultados revelaron que los grupos de comunidades microbianas en la rizosfera entre las plantas sanas y enfermas estaban claramente separados entre sí (Fig. 8a, b complementaria), y el biocontrol de FWB mejoró aún más la separación de las comunidades microbianas (Fig. 4a, b , Figura complementaria 8).a, b Análisis de coordenadas principales (PCoA) de la comunidad bacteriana (a) y la comunidad fúngica (b) en el suelo de la rizosfera entre plantas sanas (n = 12) y enfermas (n = 12) según la distancia de Bray-Curtis, que muestra la Los microbiomas del suelo asociados con las plantas sanas y enfermas estaban claramente separados.Cada símbolo representa a un individuo.c, d Análisis de NetShift para identificar taxones impulsores potenciales detrás de la supresión de patógenos según las redes bacterianas (c) y fúngicas (d) del microbioma de la rizosfera.Los tamaños de los nodos son proporcionales a sus puntajes NESH (desplazamiento de vecinos) escalados, y un nodo se colorea de rojo si su intermediación aumenta del control al caso.Los nodos grandes y rojos indican taxones impulsores particularmente importantes detrás de la supresión de patógenos, y los nombres de los taxones se muestran en rojo.El borde (línea) se asigna entre los nodos;bordes verdes, asociación presente solo en el microbioma de la planta enferma;bordes rojos, asociación presente solo en el microbioma de la planta sana;y azul, asociación presente en microbiomas de plantas sanas y enfermas.e, f Análisis de redundancia (RDA) que investiga la relación entre las comunidades bacterianas (e) o fúngicas (f) y las propiedades del suelo.TN, nitrógeno total;TP, fósforo total;TF, hierro total;SM, humedad del suelo;los puntos representan plantas individuales (n = 12).Se utilizó el método del tamaño del efecto del análisis discriminante lineal (LEfSe) para identificar biomarcadores diferenciales en los suelos de la rizosfera sanos y enfermos.En la comunidad bacteriana, las bacterias no cultivadas pertenecientes a Acidobacteriaceae, Acetobacteraceae y Gammaproteobacteria fueron biomarcadores para plantas enfermas, mientras que Sphingomonadaceae y Gemmatimonadeceae podrían usarse como biomarcadores para plantas sanas (Fig. 9a complementaria).En la comunidad fúngica, Hydnodontaceae, Trechispora y Morosphaeriaceae fueron biomarcadores para plantas enfermas, mientras que Leptodiscella, Acrospermales y Cladorrhinum podrían usarse como biomarcadores para plantas sanas (Fig. 9b complementaria).Para obtener información sobre el papel de las especies microbianas importantes detrás de la supresión de patógenos, identificamos los taxones impulsores potenciales en las redes de microbiomas entre los sanos y los enfermos según el análisis de NetShift.Chthoniobacter, Mesorhizobium, Dyella, Streptomyces y algunas bacterias no cultivadas en la comunidad bacteriana (Fig. 4c) junto con Enterocarpus, Leptobacillium, Musidium y Humicola en la comunidad fúngica (Fig. 4d) se identificaron como los taxones clave detrás de la supresión de patógenos en la etapa inicial. microbioma de plantas enfermas.Para explorar la relación entre las propiedades del suelo y la presencia de FWB en las plantas de banano, medimos el nitrógeno total (TN), el fósforo total (TP), el hierro total (Fe3+, TF) y los valores de pH de los suelos de las plantas sanas y enfermas ( Tabla complementaria 3).El análisis de redundancia (RDA) mostró que una mayor TN, TP y pH se correlacionaron positivamente con las plantas sanas, mientras que una mayor TF se correlacionó positivamente con las plantas enfermas.La humedad del suelo no tuvo efectos sobre la enfermedad (Fig. 4e, f).Dado que un alto TF siempre se asocia positivamente con FWB, examinamos el papel del hierro en el control de FWB.Utilizamos el compuesto de ácido etilendiaminodi-O-hidroxifenilacético (EDDHA), uno de los agentes quelantes de hierro más eficientes, para reducir el hierro disponible en el medio30,31.La adición de EDDHA (concentración final de 4 mM) suprimió completamente el crecimiento de Foc TR4 en comparación con el control en PDA (Fig. 5a, b).Por otro lado, las plántulas de banano tratadas con la misma concentración de EDDHA crecieron bien y no mostraron mucha diferencia con el control (Fig. 5c, d).Como era de esperar, las plántulas de banano infectadas con Foc TR4 mostraron síntomas graves de la enfermedad y murieron (Fig. 5e), y la presencia de EDDHA protegió a las plántulas de banano de la infección por Foc TR4 (Fig. 5f).La 8-hidroxiquinolina (8HQ) es otro quelante de hierro bien conocido, y 8HQ 200 μM suprimió suficientemente el crecimiento de Foc TR4 (Figuras complementarias 10a, b).Por otro lado, las plántulas de banano cultivadas en macetas llenas de suelo tratado con Foc TR4 mostraron síntomas de la enfermedad de Fusarium (Fig. 10c complementaria), pero las plantas en macetas tratadas con 8HQ 200 μM crecieron bien y no mostraron síntomas de la enfermedad de Fusarium, lo que indica que la enfermedad del marchitamiento por Fusarium se controló con éxito (Fig. 10d complementaria).a La adición de EDDHA (concentración final de 4 mM) suprimió el crecimiento de Foc TR4.b Foc TR4 creció normalmente en medio PDA.c, d Las plántulas de banano crecieron en medio MS ½ con (c) o sin (d) EDDHA 4 mM.e Una plántula de banano murió cuando creció en ½ medio MS que contenía un pequeño tapón mediano Foc TR4, y las flechas blancas indican hifas Foc TR4.f Una plántula de banano creció en ½ medio MS que contenía EDDHA 4 mM y un pequeño tapón mediano Foc TR4.Se tomó una foto de un representante de las plántulas (n = 5) en cada tratamiento.P. indica es un hongo endófito colonizador de raíces con una amplia gama de plantas hospedantes.Se informó que P. indica creció intracelularmente en la corteza de la raíz pero no alcanzó la parte central de las raíces cuando colonizó la cebada12,32.Sin embargo, se observó que, en este estudio, P. indica es capaz de penetrar la endodermis y alcanzar la estela de las raíces del banano.Foc TR4 penetra en el parénquima de la corteza de las raíces y entra en los catéteres del xilema cuando infecta las plantas de banano29.Si se encuentran en las raíces del banano, P. indica puede restringir el crecimiento de Foc TR4 y reducir los síntomas de la enfermedad.Esta hipótesis fue respaldada por las observaciones de que P. indica es capaz de unir Foc TR4 y la aplicación de P. indica en las plántulas de banano conduce a la reducción de la enfermedad del marchitamiento por Fusarium.El control del crecimiento y extensión de Foc TR4 en los compartimentos endófitos de los bananos es un paso importante en el control de FWB.Se informó que P. indica promueve el crecimiento de las plantas al producir auxina33,34.Los cambios de las células de la endodermis inducidos por la auxina son necesarios para el inicio de los primordios de la raíz lateral en las células del periciclo subyacentes, y más tarde la hormona auxina desencadena el desarrollo de la raíz lateral35,36.Cuando se colonizó en raíces de banano, P. indica prefirió agregarse en los primordios de raíces laterales y promover más raíces laterales que las no tratadas.Más raíces laterales permiten un mejor crecimiento de las plantas, lo que mejora la resistencia a las enfermedades de los patógenos.S. morookaensis se utilizó para controlar FWB en el campo.El análisis de las propiedades del suelo mostró que el aumento de hierro está asociado con una mayor incidencia de FWB, mientras que el aumento del pH está asociado con una menor incidencia de FWB, lo que indica que el hierro y el pH son dos factores importantes en el control de FWB.De acuerdo con estos resultados, informes anteriores han demostrado que la competencia del hierro en las interacciones hongo-planta es el mecanismo más importante para el biocontrol de las enfermedades de las plantas causadas por los patógenos Fusarium oxysporum37,38.Sin embargo, el banano se cultiva en áreas tropicales y subtropicales donde los suelos están acidificados y enriquecidos con hierro, lo que dificulta el control de la FWB.En estos aspectos, cualquier estrategia que aumente el pH del suelo y/o disminuya el contenido de hierro puede ayudar a reducir la incidencia de FWB.Los experimentos con EDDHA y 8HQ confirmaron la importancia del hierro en el control de FWB, lo que establece un vínculo mecánico causal entre la utilización de hierro y el control de FWB.Los sideróforos son moléculas pequeñas que pueden unirse fácilmente al hierro férrico, restringiendo el acceso a otros microbios, por lo tanto, las cepas microbianas que producen sideróforos y suprimen el crecimiento de Foc TR4 son particularmente atractivas para el control de FWB.La cepa Sm4-1986 de S. morookaensis produce diferentes compuestos que no solo quelan el hierro sino que también suprimen el crecimiento de Foc TR4.Sm4-1986 produce varios compuestos, de los cuales XcA y 6-PP juegan papeles importantes en el control de FWB;el primero no solo quela el hierro sino que también deforma las esporas de Foc TR4, y el segundo promueve el crecimiento de las plantas e inhibe la germinación de Foc TR4.Además, la utilización combinatoria de estos dos compuestos aumenta sinérgicamente los efectos de inhibición sobre el crecimiento de Foc TR4, lo que implica la inhibición eficiente de Foc TR4 y la utilización potencial de estos dos compuestos en el control de FWB.De acuerdo con esto, la aplicación de la cepa Sm4-1986 de S. morookaensis en el campo redujo en gran medida la incidencia de FWB.El microbioma de la rizosfera afecta en gran medida los resultados de la interacción entre plantas y microbios.La aplicación de un agente de biocontrol puede tener impactos importantes en la composición, estructura y funcionalidad del microbioma de la rizosfera.Los microbios biomarcadores fueron significativamente diferentes después del tratamiento de la cepa Sm4-1986 de S. morookaensis.Acidobacteriaceae es acidófila y extremadamente abundante en ambientes ácidos, y Acetobacteraceae puede oxidar etanol a ácido acético en ambientes neutros o ácidos.Son dos biomarcadores para las plantas enfermas y corresponden al pH bajo.Sin embargo, Cladorrhinum foecundissimum es un biomarcador para las plantas sanas tratadas con Sm4-1986, y este endófito aumenta la absorción de fósforo por las plantas y promueve el crecimiento de las plantas colonizadas39.Este resultado indicó que S. morookaensis aumentó el microbioma de la rizosfera que es beneficioso para el crecimiento del banano y es un agente de biocontrol eficiente para FWB.El control biológico es una estrategia integral que consta de muchos factores complejos e interconectados que pueden influir en la eficacia del control biológico en el campo.La aplicación combinatoria de diferentes cepas es una buena estrategia para aumentar la eficacia del biocontrol, pero se debe prestar mucha atención a los procedimientos de aplicación de las diferentes cepas.Varios métodos que entregan cepas de control biológico a plantas y suelos también influyen en la consistencia del control biológico.Por lo tanto, la optimización del modo de administración de las cepas de control biológico determina el éxito del control biológico.La primera capa de biocontrol es reducir la tasa de infección de patógenos en el suelo.S. morookaensis produce un conjunto de compuestos secundarios con diferentes funciones para suprimir el crecimiento de Foc TR4 y reducir el número de esporas de Foc TR4, lo que, en consecuencia, reduce la posibilidad de infección de las plantas de banano en el campo.La capa secundaria es para restringir el crecimiento y la extensión del patógeno en los compartimentos endófitos de las plantas de banano en caso de que el patógeno escape de la primera capa y colonice las raíces.P. indica funciona en este frente e inhibe el crecimiento de Foc TR4 en plantas de banano.La aplicación espaciotemporal de P. indica y S. morookaensis a las plantas de banano y al campo es para aprovechar las características de estas dos cepas para aumentar la eficacia del biocontrol de FWB.P. indica se propagó en PDA (agar papa dextrosa).Se colocó un tapón de micelio (5 mm de diámetro) en el centro de una placa de PDA y se cultivó en una incubadora a 28 °C en la oscuridad durante una semana.P. indica en placa PDA se refrescó una vez al mes.Para el cultivo líquido, se perforó un pequeño tapón de micelio (5 mm de diámetro) del margen de micelio de la placa madre y se cultivó en un matraz Erlenmeyer de 250 ml que contenía 100 ml de PDB (caldo de patata dextrosa) a 28 °C con una velocidad de rotación de 200 rpm durante 7 días.El cultivo se cosechó y homogeneizó en una licuadora y luego se filtró con gasa.El número de esporas se determinó utilizando un hemocitómetro Malassez y la solución de filtrado se ajustó a 1 × 106 clamidosporas/ml para su uso.Para observar la formación de raíces laterales, cultivamos plántulas de banano en botellas de vidrio que contenían 1/2 medio Hoagland40 durante un mes.Se utilizó un inóculo de P. indica de 1 × 106 clamidosporas/ml para inocular las plantas de banano.Para observar los patrones de colonización de P. indica en raíces de banano, utilizamos una solución de P. indica de 1 × 105 clamidosporas/ml.Para las pruebas de campo, se cultivaron cinco tapones de micelio en un matraz Erlenmeyer de 1000 ml que contenía 500 ml de PDB durante 10 días, y luego se recolectó todo el cultivo y se diluyó 5 veces con agua para su uso.Las plántulas de banano se colocaron en la solución sumergiendo las raíces durante 5 segundos y luego se trasplantaron 7 días después.La cepa Sm4-1986 de S. morookaensis se propagó en medio PDA a 28 °C en la oscuridad durante una semana.Se inoculó un tapón de micelio (5 mm de diámetro) del margen de una colonia en crecimiento de S. morookaensis cepa Sm4-1986 en 200 ml de PDB en un matraz Erlenmeyer de 500 ml y se cultivó a 28 °C en un agitador rotatorio a 200 rpm durante 10 días.El líquido de fermentación se recogió para la inoculación de plántulas de banano.Para las pruebas de campo, se inocularon cinco tapones de micelio (1 cm de diámetro) en 500 ml de PDB en un matraz Erlenmeyer de 1000 ml y se cultivaron a 28 °C en un agitador rotatorio a 200 rpm durante 10 días.Todo el caldo de fermentación se recogió y se diluyó 3 veces con agua y luego se aplicó al campo.Foc TR4 y un Foc TR4 marcado con GFP mostraron características de crecimiento y virulencia similares a las de los bananos41.Se usó Foc TR4 para inocular plántulas de banano y Foc TR4 marcado con GFP para observar la fluorescencia.Foc TR4 o Foc TR4 marcado con GFP se cultivó en PDA a 28 ° C en la oscuridad durante 7 días.Cada tratamiento se repitió tres veces.Más información sobre el diseño de la investigación está disponible en el Resumen de informes de Nature Portfolio vinculado a este artículo.Nat.Frente.Microbiol.FAOSTAT.comúnsp.Acta Hortica.Planta Dis.Protección de cultivosproc.Academia Nacional.cienciamol.Interacción entre plantas y microbios.BMC Plant Biol.sp.J. Plant Pathol.Cheng, C. et al.Planta Dis.aplicaciónMicrobiol.Biotecnología.Frente.Microbiol.Zhang, L. et al.sp.ciencia de las plantasFrente.Microbiol.Mentón.Aplicación J.Ecol.J. General Plant Pathol.Nat.Microbiol.trop.Patol de plantas.Nat.Pinchar.Res.Liu, S. et al.sp.N. Phytol.J. Ciencia.Alimentación Agrícola.proc.Academia Nacional.cienciaFisiol.Señal de planta.ComportamientoMycol.Res.Exp.EstadísticaCirc.sp.sp.Patol de plantas.sp.J. Plant Pathol.Protección de cultivosEn t.pedag.Res.Biorrecursos.TecnologíaBioinformática 27, 2957–2963 (2011).proc.Academia Nacional.cienciaSegata, N. et al.Descubrimiento y explicación de biomarcadores metagenómicos.Genoma Biol.12, R60 (2011).También puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarLos autores declaran no tener conflictos de intereses.Los informes de los revisores están disponibles.Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material.Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedItAl enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y Pautas de la comunidad.Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.Regístrese para recibir el boletín informativo Nature Briefing: lo que importa en ciencia, gratis en su bandeja de entrada todos los días.