Rhizosphere 16S-ITS metabarcoding profiles in banana crops are affected by nematodes, cultivation, and local climatic variations

Agriculture affects soil and root microbial communities. However, detailed knowledge is needed on the effects of cropping on rhizosphere, including biological control agents (BCA) of nematodes. A metabarcoding study was carried out on the microbiota associated with plant parasitic and other nematode functional groups present in banana farms in Tenerife (Canary Islands, Spain). Samples included rhizosphere soil from cv Pequeña Enana or Gruesa and controls collected from adjacent sites, with the same agroecological conditions, without banana roots. To characterize the bacterial communities, the V3 and V4 variable regions of the 16S rRNA ribosomal gene were amplified, whereas the internal transcribed spacer (ITS) region was used for the fungi present in the same samples. Libraries were sequenced with an Illumina MiSeqTM in paired ends with a 300-bp read length. For each sample, plant parasitic nematodes (PPN) and other nematodes were extracted from the soil, counted, and identified. Phytoparasitic nematodes were mostly found in banana rhizosphere. They included Pratylenchus goodeyi, present in northern farms, and Helicotylenchus spp., including H. multicinctus, found in both northern and southern farms. Metabarcoding data showed a direct effect of cropping on microbial communities, and latitude-related factors that separated northern and southern controls from banana rizosphere samples. Several fungal taxa known as nematode BCA were identified, with endophytes, mycorrhizal species, and obligate Rozellomycota endoparasites, almost only present in the banana samples. The dominant bacterial phyla were Proteobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Bacteroidetes, Chloroflexi, and Acidobacteria. The ITS data showed several operational taxonomic units (OTUs) belonging to Sordariomycetes, including biocontrol agents, such as Beauveria spp., Arthrobotrys spp., Pochonia chlamydosporia, and Metarhizium anisopliae. Other taxa included Trichoderma harzianum, Trichoderma longibrachiatum, Trichoderma virens, and Fusarium spp., together with mycoparasites such as Acrostalagmus luteoalbus. However, only one Dactylella spp. showed a correlation with predatory nematodes. Differences among the nematode guilds were found, as phytoparasitic, free-living, and predatory nematode groups were correlated with specific subsets of other bacteria and fungi. Crop cultivation method and soil texture showed differences in taxa representations when considering other farm and soil variables. The data showed changes in the rhizosphere and soil microbiota related to trophic specialization and specific adaptations, affecting decomposers, beneficial endophytes, mycorrhizae, or BCA, and plant pathogens.

È stato condotto uno studio di metabarcoding sul microbiota associato a gruppi funzionali di nematodi presenti in coltivazioni di banano a Tenerife (Isole Canarie, Spagna). I campioni sono stati prelevati da terreno rizosferico di cv Pequeña Enana o Gruesa e da aree adiacenti di controllo, con le stesse condizioni agroecologiche ma prive di radici di banano. Le regioni variabili V3 e V4 dell'rRNA 16S del gene ribosomiale sono state amplificate per caratterizzare le comunità batteriche, mentre la regione dell' ITS è stata utilizzata per i funghi. Le sequenze sono state ottenute con un MiSeqTM Illumina con una lunghezza di 300 bp. Per ogni campione sono stati estratti i nematodi parassiti delle piante ed altri gruppi presentinel terreno, che sono stati contati ed identificati. I nematodi fitoparassiti sono stati rinvenuti principalmente in rizosfera di banano. Tra questi Pratylenchus goodeyi, presente nelle aziende del nord dell'isola ed Helicotylenchus spp., con H. multicinctus, presenti in aziende sia settentrionali che meridionali. I dati di metabarcoding hanno mostrato un effetto diretto della coltra e della latitudine sulla flora microbica, distinguendo i controlli, sia settentrionali e meridionali, dai campioni provenienti della rizosfera di banano. Diversi taxa fungini noti come agenti di biocontrollo di nematodi sono stati identificati, insieme ad endofiti, specie micorriziche ed endoparassiti obbligati quali i Rozellomycota, presenti quasi unicamente nei campioni di banano. Il phyla batterici dominanti sono risultati Proteobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes, Bacteroidetes, Chloroflexi ed Acidobacteria. I dati ITS hanno mostrato diverse unità tassonomiche appartenenti a Sordariomycetes, compresi agenti di biocontrollo come Beauveria spp., Arthrobotrys spp., Pochonia chlamydosporia e Metarhizium anisopliae. Altre specie presenti sono risultate Trichoderma harzianum, T. longibrachiatum, T. virens e Fusarium spp., insieme a micoparassiti come Acrostalagmus luteoalbus. Tuttavia, solo una Dactylella spp. ha mostrato una correlazione con i nematodi predatori. Sono state trovate differenze tra gruppi di nematodi fitoparassiti, di vita libera e predatori, correlati con sottoinsiemi specifici di batteri e funghi diversi. Il metodo di coltivazione e la struttura del terreno hanno mostrato differenze nelle rappresentazioni dei taxa anche in relazione ad altre variabili dell'azienda agricola e del terreno. I dati hanno mostrato cambiamenti specifici nella rizosfera e nel microbiota del terreno legati alla specializzazione trofica e all'adattamento a carico di decompositori, endofiti benefici, micorrize, agenti di biocontrollo e patogeni delle piante.