Caracterización de las relaciones de microorganismos del suelo en plantaciones truferas mediante técnicas machine learning

Abstract

La trufa negra, Tuber melanosporum Vittad., es uno de los hongos micorrícicos más importantes desde el punto de vista socioeconómico. Recientemente han aumentado las plantaciones destinadas al cultivo de dicha especie y, aunque los factores abióticos que potencian la producción son bien conocidos, los factores bióticos como las interacciones que realiza T. melanosporum con otros organismos del suelo y que puedan potenciar su producción, han sido poco estudiados. El objetivo de este estudio fue caracterizar la biodiversidad microbiana de plantaciones de T. melanosporum, analizando también las relaciones que se producen entre las distintas especies de microorganismos del suelo con la trufa. Para ello, se realizó un análisis metagenómico en 10 lugares de muestreo para identificar las especies presentes en los suelos. El análisis de los datos consistió en un estudio descriptivo de riqueza y abundancia de las especies identificadas y un análisis clúster para encontrar la relación entre microrganismos del suelo y T. melanosporum en las plantaciones. El análisis clúster se llevó a cabo utilizando el método jerárquico aglomerativo UPGMA y de Ward mediante los algoritmos de Simple Matching, de Jaccard y de Russell & Rao. Los resultados mostraron que los lugares de muestreo presentaron una gran diversidad de taxones de Alphaproteobacteria, Ascomycota y evidencias de grupos robustos de especies que siempre acompañan a T. melanosporum, así como algunas especies de interés por tener antecedentes como bacterias que favorecen la micorrización. Los resultados de este trabajo son claves para encontrar relaciones entre microorganismos del suelo que permitan entender mejor la ecología de T. melanosporum y en último término iniciar el camino de nuevas técnicas para el aumento de producciones.

The black truffle, Tuber melanosporum Vittad., is one of the most important mycorrhizal fungi in socio-economic terms today and the number of plantations destinated to the cultivation of this species has recently increased. Although the abiotic factors that promote production are well known, biotic factors such as the interactions between T. melanosporum and other soil organisms that may promote its production have been poorly studied. The aim of this study was to characterize the microbial biodiversity of T. melanosporum plantations, analyzing the relationships that occur between different species of microorganisms. A metagenomic analysis was carried out in 10 T. melanosporum productive sites to identify the species present in those soils. To analyze the relationships between this fungus and soil organisms, a descriptive study of the richness and abundance of the identified species was carried out. In addition, a cluster analysis using the hierarchical agglomerative UPGMA and Ward methods of a co-occurrence matrix calculated from species using Simple Matching, Jaccard and Russell & Rao algorithms was. A great diversity of taxa of Alphaproteobacteria, Ascomycota and evidences of robust groups of species that always accompany T. melanosporum were found, as well as some species of interest for having antecedents as mycorrhiza helper bacteria. The results of this study are essential to find relationships between soil microorganisms that allow a better understanding of the ecology of T. melanosporum and, eventually, to initiate new techniques to increase production.