Bacterial composition in maca (Lepidium meyenii Walp) crop soils analyzed by metagenomics: a study in the central Andes of Peru

• Autores: Custodio, María, Huaraca-Meza, Fisher, Peñaloza, Richard, Alvarado-Ibañez, Juan C., De la Cruz-Solano, Heidi
• Formato: artículo
• Fecha de Publicación: 2021
• Institución: Universidad Nacional de Trujillo
• Repositorio: Revista UNITRU - Scientia Agropecuaria
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:ojs.revistas.unitru.edu.pe:article/3469
• Enlace del recurso: http://revistas.unitru.edu.pe/index.php/scientiaagrop/article/view/3469
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Bacterial composition; soil; Illumina sequencing; Lepidium meyenii; maca; composición bacteriana; suelo; secuenciación illumina

The change and intensification of land use has been generating impoverishment of soils with negative effects on biological communities. It was analyzed the bacterial composition of maca (Lepidium meyenii Walp) cultivation soils by Illumina sequencing in the Bombón plateau, during 2019. Three sampling sectors were defined, a control sector (natural soil) and two sectors with use pressure ("first use" and "second use" soils). Soil physicochemical indicators were determined through analytical methods and the composition of bacterial communities through Illumina sequencing of 16S rRNA gene amplicons. The results of pH and EC, in control soils and with use pressure, varied from 7.51 to 4.53 and from 0.06 to 0.47 dS/m, respectively. The highest OM, N, P, K and Ca contents were recorded in control soils, decreasing significantly in soils with use pressure. Principal components analysis (PCA) presented a percentage of total variation of 97.1%. Illumina sequencing revealed 3776 bacterial families. SIMPER analysis showed that the highest contribution percentages were made by the Acidobacteriaceae (2.95%), Verrucomicrobiaceae (2.68%), Thermoactinomycetaceae (2.11%) and Akkermansiaceae (2.10%) families. Redundancy analysis (RDA) showed a good association between physicochemical variables and bacterial families. The metagenomic analysis has allowed the identification of bacterial families that can be used as indicators of good and bad soil physicochemical quality according to the pressure of use by maca crops. As well as the best physicochemical indicators predictive of changes in the composition of bacterial communities.
El cambio e intensificación de uso del suelo ha dado lugar al empobrecimiento de los suelos con efectos negativos en las comunidades biológicas. Se analizó la composición bacteriana de suelos de cultivo de maca (Lepidium meyenii Walp) mediante secuenciación Illumina en la meseta de Bombón, durante el año 2019. Se definieron tres sectores de muestreo, un sector control (suelo natural) y dos sectores con presión de uso (suelos “primer uso” y “segundo uso”, respecto al cultivo de maca). Se determinaron los indicadores fisicoquímicos del suelo mediante métodos analíticos y la composición de las comunidades bacterianas mediante secuenciación Illumina de los amplicones del gen de ARNr 16S. Los resultados de pH y CE, en suelos control y con presión de uso, variaron de 7,51 a 4,53 y de 0,06 a 0,47 dS/m, respectivamente. Los contenidos más altos MO, N, P, K y Ca se registraron en los suelos control disminuyendo significativamente en suelos con presión de uso. El análisis de componentes principales (ACP) presentó un porcentaje de variación total del 97,1 %. La secuenciación Illumina reveló 3776 familias bacterianas. El análisis SIMPER mostró que los mayores porcentajes de contribución lo realizaron las familias Acidobacteriaceae (2,95%), Verrucomicrobiaceae (2,68%), Thermoactinomycetaceae (2,11%) y Akkermansiaceae (2,10%). El análisis de redundancia (AR) mostró una buena asociación entre las variables fisicoquímicas y las familias bacterianas. El análisis metagenómico ha permitido identificar familias bacterianas que pueden ser usadas como indicadores de buena y mala calidad fisicoquímica del suelo según presión de uso por cultivos de maca; así como, a los mejores indicadores fisicoquímicos predictores de los cambios de la composición de las comunidades bacterianas.