Bacterial diversity in high Andean grassland soils disturbed with Lepidium meyenii crops evaluated by metagenomics

ABSTRACT

Abstract Soil quality is usually determined by its physical-chemical characteristics without taking into account the bacterial communities that play a fundamental role in the chemical decomposition of plant nutrients. In this context, the objective of the study was to evaluate bacterial diversity in high Andean grassland soils disturbed with Lepidium meyenii cultivation under different gradients of use (first, second and third use) and crop development (pre-sowing, hypocotyl development and post-harvest). The sampling was carried out in the Bombón plateau in the central Andes of Peru, during the rainy and low water seasons, by the systematic method based on a specific pattern assigned in a geometric rectangular shape at a depth of 0 - 20 cm. The characterization of the bacterial communities was carried out through the metagenomic sequencing of the 16S rRNA. 376 families of bacteria were reported, of which it was determined that there was a significant change in bacterial composition and distribution in relation to use pressure. There were no major changes due to the development of Lepidium meyenii. The families most sensitive to use pressure and soil poverty indicators were Verrucomicrobiaceae, Acidobacteraceae and Aakkermansiaceae.

RESUMO

Resumo A qualidade do solo é normalmente determinada pelas suas características físico-químicas sem ter em conta as comunidades bacterianas que desempenham um papel fundamental na decomposição química dos nutrientes das plantas. Neste contexto, o objetivo do estudo foi avaliar a diversidade bacteriana em solos de prados andinos elevados perturbados pelo cultivo de Lepidium meyenii sob diferentes gradientes de utilização (primeira, segunda e terceira utilizações) e desenvolvimento das culturas (pré-semeadura, desenvolvimento do hipocótilo e pós-colheita). A amostragem foi realizada no planalto de Bombón, nos Andes centrais do Peru, durante as estações das chuvas e das águas baixas, pelo método sistemático baseado num padrão específico atribuído em forma geométrica retangular a uma profundidade de 0 - 20 cm. A caracterização das comunidades bacterianas foi realizada através da sequenciação metagenômica do rRNA 16S. Foram relatadas 376 famílias de bactérias, das quais se verificou uma alteração significativa na composição e distribuição bacteriana em relação à pressão de utilização. Não se registaram grandes alterações devido ao desenvolvimento do Lepidium meyenii. As famílias mais sensíveis à utilização de indicadores de pressão e pobreza do solo foram as Verrucomicrobiaceae, Acidobacteraceae e Aakkermansiaceae.