Proyecto INIA-JKI: microbioma y salud del suelo
Propósito del proyecto
We are still lacking a clear understanding on how the intensification in agriculture, that was needed to feed a growing world population, changed the soil microbiome. Studies based on soil physicochemical characteristics clearly indicated a decrease in soil organic matter, soil aggregate structure and water transport that likely influence also the composition and activity of the soil microbiome. The sustainable use of the resource soil is urgently needed as loss of fertility, erosion, salinization, drought, decreased organic matter and the pollution with agrochemicals decreased the quality of soils in many areas of the world. Understanding how soil fertility and suppressiveness can be promoted by agricultural management is a long-term research aim. There is no doubt that high microbial diversity is a key component of healthy soils that prevent the establishment of plant pathogens and offer plants to select beneficial microorganisms required (Lapsansky et al., 2016).
Resumen ejecutivo
Los microorganismos del suelo son responsables, entre otras funciones, de los ciclos de nutrientes, la formación de agregados y la estructuración del suelo, y son esenciales para el crecimiento y la salud de las plantas. Recientemente las técnicas con ADN han posibilitado abrir las cajas negras del suelo y analizar los factores que afectan la composición del microbioma (microbioma se refiere a el total de bacterias, arqueas, hongos y protistas que se encuentran en el suelo). Sin embargo, aún nos falta una correcta comprensión de cómo la intensificación agrícola, necesaria para alimentar la creciente población mundial, cambia el microbioma del suelo. El comprender como la fertilidad del suelo y la supresividad a enfermedades puede ser favorecida por el manejo agrícola es un objetivo de investigación a largo plazo. No hay dudas que la diversidad microbiana es un componente esencial de un suelo saludable, pues previene el establecimiento de los patógenos y ofrece microorgansmos benéficos a las plantas. Lo experimentos de largo plazo (ELP) son esenciales para estudiar los efectos de las prácticas de manejo agronómico no solo en la productividad y las propiedades físico-químicas del suelo, sino también en el microbioma. En INIA-Uruguay, diferentes ELP se han implementado para estudiar el efecto de la intensidad de uso del suelo en la productividad y propiedades del suelo. En este proyecto colaborativo se seleccionaron dos ELP para investigar los efectos de la intensidad de uso del suelo en sistemas agrícolas (LTE1) y las prácticas para mejorar la calidad del suelo en sistemas de producción hortícola (LTE2) sobre el microbioma del suelo y la capacidad para sostener el crecimiento de las plantas y prevenir el desarrollo de enfermedades. A partir de muestras de suelo colectadas en los ELP, se estudiarán las comunidades microbianas mediante técnicas de cultivo y técnicas moleculares (PCR cuantitativo, huellas moleculares -fingerprints-, secuenciación) y se realizarán ensayos maceteros para explorar el efecto de los diferentes manejos en el crecimiento de las plantas y la supresión de enfermedades.
Microorganisms in soil are responsible for functioning of nutrient cycling and they are the engineers that determine soil aggregation and the surface properties. But for agriculture most importantly they contribute to plant growth and health. Only recently DNA techniques became available to open the black box and to analyze the factors that shape the composition of the soil microbiome (microbiome refers to the total bacteria, archaea, fungi and protists). However, we are still lacking a clear understanding how the intensification in agriculture, needed to feed a growing world population, changed the soil microbiome. Understanding how soil fertility and suppressiveness can be promoted by agricultural management is a long-term research aim. There is no doubt that high microbial diversity is a key component of healthy soils that prevent the establishment of plant pathogens and offer plants to select beneficial microorganisms required. Long-term field experiments become increasingly important to study effects of agricultural management not only on crop yields and physicochemical factors but also on the soil microbiome. At INIA – Uruguay, different LTE have been implemented to study the effect of soil use intensities on productivity and soil properties. In this collaborative project we selected two long-term field experiments of INIA in Uruguay in order to comprehensively investigate the effects of soil use intensity (experiment Site 1) and of measures to improve soil quality in a vegetable farming system (experiment Site 2) on the soil microbiome and on ability of the soils to support plant growth and suppress diseases. From soil samples collected at both LTE experiments, microbial communities will be studied by cultivation dependent and independent analysis (real time PCR, molecular fingerprints, sequencing), and pot experiments will be carried out to explore the effect of different management strategies on plant growth and disease supressiveness.
Equipo técnico INIA
SILVIA GARAYCOCHEA
JUAN GILSANZ
CAROLINA LEONI
IGNACIO MACEDO
JOSE TERRA
Equipo técnico externo
Prof. Dr. Kornelia Smalla
Instituciones participantes
JKI