Determinación de la diversidad taxonómica y funcional de hongos a través de metagenómica en isla de recursos y su influencia en la degradación de materia orgánica en ambiente semiárido de la Guajira.

Abstract

Las islas de recursos son arreglos ecológicos representativos de zonas áridas y semiáridas, donde se acumulan nutrientes y materia orgánica en el suelo, creando un microhábitat favorable bajo el dosel de un árbol nodriza. La transformación del carbono en la naturaleza ocurre principalmente por los microorganismos, y esta transformación es mucho mayor bajo el dosel de árboles y arbustos comparada con suelos desnudos de vegetación que se encuentran contiguos a islas de recursos. Dentro de los microorganismos, los hongos ejercen un papel fundamental en el ciclaje del carbono, debido a que producen un conjunto de enzimas que degradan eficientemente la materia orgánica, sin embargo, poco se conoce sobre los grupos taxonómicos que participan en esta dinámica en islas de recursos en los ambientes áridos de la Guajira. Con esto en mente, se planteó conocer la taxonomía de hongos presentes en estos ecosistemas a través de la metagenómica y determinar la abundancia de los genes que están fuertemente relacionados con la degradación de materia orgánica. Para esto se tomaron muestras de suelo de tres árboles nodriza bajo el dosel (V), y suelo desnudo como control (C), en temporada húmeda (W) y seca (D) en la Guajira. Se extrajo el DNA total de cada muestra y se obtuvo el metagenoma por secuenciación. Los datos mostraron la presencia de 8 filos, 25 clases, 62 órdenes, 7 111 familias y 47 géneros de hongos. Se detectaron 9 vías de metabolismo de materia orgánica, las principales relacionadas al metabolismo de carbohidratos, biosíntesis y metabolismo de los glicanos, como también de lípidos, aminoácidos y metabolitos secundarios. El análisis de los genes en ambas temporadas mostró que hubo mayor abundancia de genes en presencia de vegetación, frente al control. La abundancia estuvo relacionada a genes con actividad Glicosil-hidrolasas en más del 60%, los cuales incluyen algunas actividades como: beta-glucosidasas, endoglucanasas, xilosidasas, celulasas, entre otras.

Resource islands are representative ecological arrangements of arid and semi-arid zones, where nutrients and organic matter accumulate in the soil, creating a favorable microhabitat under the canopy of a nurse tree. Carbon transformation in nature occurs primarily by microorganisms, and this transformation is much greater under the canopy of trees and shrubs compared to bare soils of vegetation that are found adjacent to resource islands. Among microorganisms, fungi play a fundamental role in carbon cycling, because they produce a set of enzymes that efficiently degrade organic matter, however, little is known about the taxonomic groups that participate in this dynamic in islands of resources in the arid environments of La Guajira. With this in mind, it was proposed to know the taxonomy of fungi present in these ecosystems through metagenomics and to determine the abundance of genes that are strongly related to the degradation of organic matter. For this, soil samples were taken from three nurse trees under the canopy (V), and bare soil as a control (C), in the wet (W) and dry (D) seasons in La Guajira. Total DNA was extracted from each sample and the metagenome was obtained by sequencing. The data showed the presence of 8 phyla, 25 classes, 62 8 orders, 111 families and 47 genera of fungi. Nine organic matter metabolism pathways were detected, the main ones related to carbohydrate metabolism, biosynthesis and metabolism of glycans, as well as lipids, amino acids and secondary metabolites. The analysis of the genes in both seasons showed that there was a greater abundance of genes in the presence of vegetation, compared to the control. The abundance was related to genes with Glycosyl-hydrolase activity in more than 60%, which include some activities such as: beta-glucosidases, endoglucanases, xylosidases, cellulases, among others.