Adaptação de estresse de micróbios vivos livres gera novos benefícios para hospedeiros de plantas

O que aconteceu

A maioria dos micróbios que vivem dentro ou em hospedeiros não são simbiontes obrigatórios. Em vez disso, eles podem circular entre as fases de vida livre e do hospedeiro e a seleção de experiências em ambos os ambientes. Consequentemente, embora os benefícios que os micróbios conferem aos hospedeiros sejam frequentemente considerados um produto da seleção de hospedeiros, eles também podem evoluir independentemente da interação hospedeiro-microbe, enquanto o micróbio é vida livre. Investigamos esta hipótese por meio da evolução experimental de uma bactéria benéfica de Alorhizobium que tínhamos previamente isolado de algas de pato (Lemna japonica), evoluindo a estirpe na ausência de qualquer hospedeiro em alta e baixa salinidade e em alto e baixo nitrogênio. Inoculando cepas evoluídas de volta para as plantas, encontramos adaptação microbiana para plantas hospedeiras de alta salinidade beneficiadas em ambientes de alta salinidade, mas apenas quando micróbios evoluíram em condições de baixo nitrogênio. A adaptação microbiana ao alto nitrogênio reduziu o crescimento das plantas, em alguns casos abaixo do controle uninoculado. Em ambientes de baixo nitrogênio, a taxa de crescimento microbiano previu benefício da planta em ambientes de salinidade correspondentes, sugerindo que as características subjacentes à adaptação da salinidade microbiana podem estar associadas aos benefícios microbianos. O sequenciamento do genoma inteiro das cepas evoluídas revelou mudanças genômicas significativas entre os tratamentos seletivos, incluindo variação do plasmídeo e mutações pontuais associadas à regulação osmótica, embora muitos dos genes afetados tenham funções pouco claras. O surgimento de benefícios microbianos aos hospedeiros como subproduto da adaptação microbiana destaca que esses benefícios não dependem da seleção do hospedeiro. Em vez disso, prever a evolução dessas simbioses pode exigir o entendimento de agentes seletivos abióticos e bióticos atuando sobre características microbianas chave mediadoras da interação hospedeiro-microbe.