Descripción: El estrés por sequía es actualmente uno de los factores abióticos más críticos que afectan a la agricultura a nivel global. En Chile, el 88% del agua a nivel nacional es utilizada por el sector agrícola, existiendo una necesidad urgente de implementar nuevas estrategias que mejoren la eficiencia en el uso del agua en este rubro. Un enfoque prometedor es la incorporación de genes tolerantes a la sequía, provenientes de especies silvestres y variedades tradicionales (landraces), en los programas de mejoramiento genético. El Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Chile conserva una valiosa colección de variedades tradicionales, consideradas parte del patrimonio genético del país, que representan un reservorio de alelos capaces de mejorar la adaptabilidad de los cultivos. Trabajos previos identificaron una colección núcleo de 12 accesiones de tomate que representan el 99,9% de la diversidad alélica de la colección nacional. Dos de estas accesiones mantuvieron su rendimiento bajó un riesgo reducido al 50%, lo que sugiere su potencial para mejorar el uso del agua en sistemas agrícolas. Cabe destacar que una de ellas corresponde a un tomate tipo Limachino, una variedad tradicional chilena reconocida por sus propiedades organolépticas superiores. Sin embargo, estos resultados prometedores requieren validación en ensayos multiambientales durante distintos años y localidades para confirmar la estabilidad genotípica bajo estrés hídrico. Ambas accesiones tolerantes mostraron un efecto de interacción Genotipo × Ambiente. Análisis posteriores revelaron un reclutamiento microbiano diferencial en SLY127 y SLY8, observándose divergencias entre las comunidades rizosféricas y endofíticas, respectivamente, bajo condiciones de sequía respecto al resto de genotipos evaluados. Dado que los microorganismos benéficos pueden mejorar el desempeño de las plantas mediante la producción de fitohormonas, la solubilización de nutrientes y el aumento de la tolerancia al estrés, proponemos un proyecto multidisciplinario que integre agronomía, genética vegetal y microbiología. Nuestra hipótesis es que los genotipos de tomate tolerantes a la sequía poseen características genéticas únicas que influyen en el reclutamiento selectivo de taxones bacterianos beneficiosos en condiciones de estrés hídrico. Estas comunidades microbianas contribuirían a rasgos fenotípicos como el rendimiento y la tolerancia al estrés, y podrían ser aprovechadas mediante estrategias de aislamiento dirigido y posterior inoculación de microorganismos aislados. El objetivo general del estudio es determinar la contribución de las comunidades microbianas a los rasgos fenotípicos en variedades tradicionales de tomate tolerantes a la sequía, a través de un análisis integrado del genotipo del hospedero y la composición del microbioma, desarrollando a su vez estrategias para identificar rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) con potencial biotecnológico. Los objetivos específicos incluyen (1) Determinar la contribución de las comunidades bacterianas asociadas a la raíz sobre los rasgos fenotípicos en condiciones de estrés hídrico; (2) Identificar rasgos genéticos del hospedero asociados al reclutamiento diferencial de microbioma endofítico; y (3) Evaluar los efectos de cepas bacterianas beneficiosas, aisladas de variedades tolerantes, sobre los rasgos fisiológicos y morfológicos de cultivares susceibles. Cada objetivo específico será abordado mediante un paquete de trabajo (Work Package, WP). En el WP1, se evaluará la colección núcleo de tomate bajo condiciones productivas de campo y estrés hídrico. Se medirán rasgos morfológicos y fisiológicos, y se analizarán las comunidades microbianas rizosféricas y endofíticas. Se aplicará un modelo de ecuaciones estructurales (SEM) para identificar relaciones entre las comunidades microbianas y los rasgos de las plantas. Este análisis permitirá sugerir clústeres microbianos y taxones específicos que influyen en rasgos como el número de flores, el peso de fruto y el rendimiento. El WP2 se centrará en identificar loci genéticos asociados al reclutamiento microbiano. Se evaluará en campo una población F2 previamente generada, bajo condiciones de riego y sequía. Se analizarán rasgos morfológicos, fisiológicos y microbianos de cada segregante. Con esta información se identificarán loci cuantitativos microbianos (mQTLs) y QTLs asociados a rasgos fenotípicos. Las comunidades microbianas de WP1 y WP2 serán estudiadas mediante secuenciación de amplicones 16S, mientras que genes microbianos asociados al reclutamiento diferencial se analizarán mediante secuenciación metagenómica (shotgun). Finalmente, el WP3 se centrará en aislamiento y caracterización de microorganismos endofíticos y rizosféricos que puedan conferir tolerancia al estrés hídrico. Estos microorganismos serán caracterizados in silico y priorizados según los datos obtenidos en WP1. Las cepas seleccionadas serán evaluadas en macetas y ensayos de campo bajo condiciones productivas, particularmente respecto su capacidad de mitigar la respuesta al estrés en variedades sensibles. Al finalizar el proyecto, se espera determinar la contribución de las comunidades microbianas sobre rasgos fenotípicos, identificar loci asociados al reclutamiento microbiano bajo condiciones de riego y estrés hídrico, y aislar acterias benéficas de tomates tolerantes a la sequía que mejoren el desempeño de cultivares sensibles bajo condiciones de disponibilidad limitada de agua. Para cumplir con estos objetivos, el proyecto cuenta con un equipo multidisciplinario un investigador principal y un investigador asociado con sólida formación en genética, dos investigadores principales con experiencia en microbiología, y un investigador principal encargado de integrar ambas líneas de investigación. El equipo nacional contará con el apoyo de cuatro investigadores internacionales dos con formación en agronomía y dos en microbiología. En conjunto, se espera lograr una caracterización robusta de variedades tradicionales de tomate y su valorización, permitiendo entregar esta información a los Centros de Oferta Varietal, quienes están autorizados para comercializar estas semillas. Paralelamente, se presentarán las potencialidades de cepas bacterianas más promisorias a actores clave del sector, con el objetivo de proyectar su uso futuro como bioinsumos. Todo lo anterior, será desarrollado al mismo tiempo que contribuiremos a la formación de capital humano avanzado.
