Diversidad y adaptación de Burkholderia cepacia

Diversidad y adaptación de Burkholderia cepacia endofita de teocintle (Zea mays s, mexicana L) y de otros ambientes.
Juan Manuel Sánchez-Yáñez
Microbiología ambiental, Instituto de Investigaciones Químico Biológicas, Ed. B-1 C.U. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, Mich, México. CP 58030, (syanez@zeus.umich.mx)

Teocintle (Zea mays sp, mexicana L) es una gramínea silvestre que crece sin problema en la naturaleza. Considerada como el ancestro más cercano del maíz. Se desarrolla con éxito en suelos disturbados, parte de esta capacidad se supone se debe a su interacción con microorganismos del ambiente.
Una de esas es la bacteria del género Burkholderia, la cual tiene una plasticidad genética que sobresale de las conocidas que habitan en el interior de otras ramíneas domesticas; del tipo del maíz en donde es una endofita, al igual que Gluconobacter diazotrophicus en el tejido de la caña de azúcar. El objetivo de esta revisión fue discutir brevemente la diversidad de este género para las plantas, el ambiente y la salud humana en términos de su aparente especialización.

Palabras clave. Promoción de crecimiento vegetal, degradación de xenobióticos, fitopatógeno, fibrocisis cística.

Antecedentes

En la naturaleza se sabe que las plantas domésticas contienen microorganismos como las bacterias en su interior, con las que por diversos procesos biológicos contribuyen a su
crecimiento, reproducción y su resistencia a enfermedades del sistema radical y foliar
(DeBoer y Copeman, 1989; Samish et al., 1961; Samish y Dimant, 1959). Algunas de esos microorganismos son las bacterias endofitas: llamadas así por que se reproducen en su
interior: tallos, hojas, incluso semillas y que se reportan con potencial para promover el
crecimiento vegetal y en el control de patógenos de la rizósfera y del filoplano (Dimock et al, 1989).
Lo anterior se ha investigado ampliamente en plantas domesticas como la caña de
azúcar (Saccharum spontaneum L) que contiene a la bacteria G. diazotrophicos (Dong et
al., 1994).

Se reporta que este tipo de interacción bacteria-planta es similar, a la detectada en teocintle, que crece naturalmente por la información genética que posee y su capacidad de asociación con microorganismos del ambiente, en donde vive y que le ayudan a la absorción de minerales básicos para su desarrollo y defensa contra fitopatógenos de raíces y hojas (Fry y Milholland,1990; Gagné et al., 1987; Gardner et ., 1982; Hollis, 1951). Estas endofitas fijan nitrógeno molecular (BFN), como se reporta con la bacteria Gram negativa acidofila: G. diazotrophicus (Asis et al., 2000; Dong et al., 1994) en el sistema de conducción de la caña de azúcar en: xilema y el floema (Dobereiner, 1993).

Esta comprobado, que esta endofita contribuye a su desarrollo normal en un suelos deficientes en nitrógeno combinado: amonio, nitrato (Estrada de los Santos et al., 2001). De manera análoga en el arroz existen los géneros bacterianos: Azoarcus sp, Herbaspirillum seropedicae y H. rubrisubalbicans. También se reportan bacterias endofitas en maíz, algodón (McInroy y Kloepper,1995,1991; Misaghi y Donndelinger, 1990). En
leguminosas como el trébol (Philipson y Blair, 1957) y en pepino (Asis et al., 2000; Samish y Dimant, 1959; Samish et al., 1961), lo que sugiere que como en el caso de las micorrizas vesículo arbusculares (VAM).

Es un hecho que las bacterias endofitas son una generalidad en las plantas y no la excepción(García-Reyna et al., 2000). La presencia y tipo de endofitas de teocintle se reportó por primera vez en sus: raíces, tallo, hojas e incluso semillas, contienen una elevada densidad de endófitas semejantes a las reportadas en piña, café, caña de azúcar, plátano, arroz de diversos tipos, BFN, entéricas y en especial Burkholderia (Castellanos et al., 2002, 2001; García-Reyna et al 2001,2000), con énfasis en al especie cepacia reportada solo en maíz (Estrada de los Santos et al., 2001), B. cepacia se encontró en teocintle con aparente capacidad de fijar N2 y de promover el crecimiento de maíz en invernadero (García-Reyna et al., 2001).

Hasta 1980, Burkholderia cepacia (B.c) previamente, Pseudomonas cepacia, P multivorans, P kingii, fue conocida como una fitopatógena por Burkholder en 1950 causante de la pudrición suave en la cebolla. En 1992 en base al análisis de secuencias 16 de los RNA- ribosonales (rRNA), la homología DNA-DNA, lípidos celulares, composición de ácidos grasos en la membrana celular y las características fenotípicas descritas (Balandrau et al., 2001; Marín et al., 2001).

En 1980 se reportó la multiresistencia de Bc aislada de pacientes inmunocomprometidos,
con ataque preferencial sobre sus pulmones. El primer caso se conoció al iniciar los setenta e incluso, se le asocio con pneumonía y septicemia derivada de problemas en las vías respiratorias. A las infecciones causadas por esta bacteria se les llamó el "síndrome de Burkholderia cepacia" (Govan y Deretic, 1996).
Por los problemas de salud señalados en humanos se impuso en Estados Unidos de
Norteamérica (EUA) en 1999. Una moratoria a la aplicación de productos de Bc, para
controlar enfermedades de la raíz en plantas por el peligro el potencial de esta bacteria, para causar enfermedades respiratoria en el hombre (Balandreau et al., 2001). Lo cual llevó a la necesidad de investigación sobre las características fisiológicas diferenciales de Bc aislada, de pacientes con fibrocis cística y de Bc de productos agrícolas que se aplican en el campo para diversos fines: romoción y protección de plantas.

Por ello se señalan diferencias criticas entre ambos tipos de Burkoldheria, ya que mientras la Bc clínica no supervive en el suelo, ni colonizan tejidos vegetales; posee propiedades de virulencia genética, lo cual le permite invadir tejido pulmonar humano (Coenye et al., 2001).

A nivel de un simple diagnostico de laboratorio, no se detectan diferencias bioquímicas
entre estos tipos de Burkholderia. Si se realiza el análisis molecular fino es posible separar una Bc de origen clínico, de la que se encuentra en las plantas Balandreau et al., 2001; Coenye, et al., 2001).

Un aspecto crítico para resolver esta problemática es el complejo que forman de B. vietnamienisis; promotor de crecimiento vegetal en arroz, con Bc. y Burkholderia sp endofita de plantas. En este grupo todas poseen regiones de DNA homologas. Y sólo cuando se tienen herramientas moleculares es aparentemente sencillo separarlas (Balandreau, et al., 2001). En general, es posible predecir que productos a base de Bc que se manejan adecuadamente. Tiene las mínimas probabilidades de infectar a los trabajadores del campo. Por las condiciones del ambiente agrícola que no favorecen la supervivencia de Bc, fuera de esaárea. Esto se reporta de investigación que así lo sugiere, este dato no es definitivo y apoya la necesidad de investigar este hecho con más detalle (Balandreu et al, 2001).
Otros aspectos que se consideran de interés en Bc, además de la salud y el ambiente.
Es su capacidad para eliminar compuestos tóxicos y recalcitrantes en el suelo y el agua. Lo que conduce a que la investigación en ecología microbiana, proponga estrategias para que su potencial de biorremediación, se utilice en la eliminación de una numerosa lista de hidrocarburos que contaminan suelos, agua y el aire. En contraste con los inconvenientes de su peligro potencial para la salud humana (Dobereiner, 1993; Dimock et al., 1989).Con lo antes expuesto es evidente que Bc tiene una de las características esenciales para su explotación en la naturaleza: su capacidad de colonizar y dominar diversos ambientes(Coenye et al., 2001).

La especialización de Burkholderia no parece ser es una característica fisiológica general, si no más bien la excepción. Lo cual es lógico si se considera que la vida microbiana en la naturaleza es complicada y que se requiere de una flexible capacidad de adaptación a diversos retos del ambiente, como los causados por compuestos tóxicos y recalcitrantes (Estrada de los Santos et al., 2001). En el caso de Burkholderia se sugiere que el enfoque que se ha dado al comportamiento de esta bacteria, es más resultado de una mínima investigación realizada, que de hechos reales, tal y como se supone sucede en la naturaleza.
Por lo tanto para aprovechar las cualidades de Bc, es indispensable investigación en su
ambiente natural, con énfasis en la intersección de lo clínico-agrícola y lo urbano. Para entender mejor el valor de la no especialización, en el éxito la supervivencia de Bc en la naturaleza y su posible influencia en la vida humana, vegetal y animal.

Agradecimientos

Al proyecto 2.7 de la CIC de la UMSNH (2004) por las facilidades para su publicación, al
CONACYT por el intercambio con la Universidad Claude Bernard, Lab. Ecología Microbiana de Suelos. Lyon, Francia. Al Dr Jaques Balandreau del CNRS por su ayuda inicial, critica al proyecto y la información proporcionada.

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