Unraveling Azospirillum’s colonization ability through microbiological and molecular evidence

  • S. Nievas
  • A. Coniglio
  • W. Y. Takahashi
  • G. A. López
  • G. Larama
  • D. Torres
  • S. Rosas
  • R. M. Etto
  • C. W. Galvão
  • V. Mora
  • F. Cassan
2023 - Journal of Applied Microbiology
Palavras-chave: Azospirillum, colonização, microbioma, rizobactérias promotoras do crescimento vegetal, rizosfera
Termos de indexação: Biofilme, fitormônios, quimiotaxia, comunidade microbiana, rastreabilidade molecular, metagenômica
 

Resumo

Sabe-se que membros do gênero bacteriano Azospirillum podem promover o crescimento de uma grande variedade de plantas, uma capacidade aproveitada pela indústria para criar bioprodutos destinados a aumentar o rendimento de culturas economicamente relevantes. Seu metabolismo versátil permite que esta bactéria se adapte a inúmeros ambientes, desde ótimos até extremos ou altamente poluídos. O fato de ter sido isolada de amostras de solo e rizosfera coletadas em todo o mundo e de muitos outros habitats prova sua notável ubiquidade. Os estilos de vida rizosférico e endofítico de Azospirillum são governados por vários mecanismos, levando à colonização eficiente de nichos. Esses mecanismos incluem agregação celular e formação de biofilme, motilidade, quimiotaxia, produção de fitormônios e outras moléculas de sinalização, e comunicação célula-célula, por sua vez, envolvidos na regulação das interações de Azospirillum com a comunidade microbiana circundante. Apesar de ser mencionado com pouca frequência em estudos de metagenômica após sua introdução como inoculante, um número crescente de estudos detectou Azospirillum por meio de ferramentas moleculares (principalmente sequenciamento do 16S rRNA) como parte de diversos microbiomas, mesmo inesperados. Esta revisão foca na rastreabilidade de Azospirillum e no desempenho dos métodos disponíveis, tanto clássicos quanto moleculares. É fornecida uma visão geral da ocorrência de Azospirillum em diversos microbiomas e das características menos conhecidas que explicam sua notória capacidade de colonizar nichos e prevalecer em múltiplos ambientes.

 

Abstract

It is known that members of the bacterial genus Azospirillum can promote the growth of a great variety of plants, an ability harnessed by the industry to create bioproducts aimed to enhance the yield of economically relevant crops. Its versatile metabolism allows this bacterium to adapt to numerous environments, from optimal to extreme or highly polluted. The fact of having been isolated from soil and rhizosphere samples collected worldwide and many other habitats proves its remarkable ubiquity. Azospirillum rhizospheric and endophytic lifestyles are governed by several mechanisms, leading to efficient niche colonization. These mechanisms include cell aggregation and biofilm formation, motility, chemotaxis, phytohormone and other signaling molecules production, and cell-to-cell communication, in turn, involved in regulating Azospirillum interactions with the surrounding microbial community. Despite being infrequently mentioned in metagenomics studies after its introduction as an inoculant, an increasing number of studies detected Azospirillum through molecular tools (mostly 16S rRNA sequencing) as part of diverse, even unexpected, microbiomes. This review focuses on Azospirillum traceability and the performance of the available methods, both classical and molecular. An overview of Azospirillum occurrence in diverse microbiomes and the less-known features explaining its notorious ability to colonize niches and prevail in multiple environments is provided.

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