Implications of the rhizosphere microbiome on the success of invasive plants in semi-arid ecosystems

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Gema Rodríguez-Caballero
https://orcid.org/0000-0003-3058-5663
Antonio Roldán
https://orcid.org/0000-0002-2610-7784
Fuensanta Caravaca
https://orcid.org/0000-0001-8247-6296

Abstract

Within the framework of the invasion by non-native plant species problem in soils from semi-arid Mediterranean areas, an assessment has been conducted using mass sequencing techniques to analyze how plant invasions affect the composition, structure, and functionality of the rhizosphere microbiome (arbuscular mycorrhizal fungi, saprophytic fungi, and bacteria). These studies have examined whether such effects vary with the edaphic properties of the invaded ecosystems, their biogeographical location, the successional stage of the invasion process, as well as the predicted conditions of climate change. Several mechanisms are proposed through which the rhizosphere microbiome, altered by the presence of non-native plants, may promote the invasion process. The following non-native plant species, categorized as invasive, have been studied: Carpobrotus edulis (L.) N.E. Br, Pennisetum setaceum (Forssk.) Chiov., Nicotiana glauca R.C. Graham y Mirabilis jalapa L.. The invasive species studied can alter the composition and structure of communities of bacteria and saprophytic fungi, promoting a microbiota with distinctive functional characteristics, particularly in terms of functions related to soil nutrient cycling and defense mechanisms against biotic and abiotic stress. It has also been found that invasive species can establish different mycorrhizal associations throughout the invasion process, which were specific to the invading host plant in the early stages of its establishment and could have contributed to the success of the invasion.

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How to Cite
Rodríguez-Caballero, G., Roldán, A., & Caravaca, F. (2025). Implications of the rhizosphere microbiome on the success of invasive plants in semi-arid ecosystems. Ecosistemas, 2871. https://doi.org/10.7818/ECOS.2871
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Author Biographies

Gema Rodríguez-Caballero, Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Edificio Severo Ochoa, Campus de Rabanales, Universidad de Córdoba, 14071-Córdoba, España.

Doctora en Biodiversidad y Gestión Ambiental por la Universidad de Murcia (2018) con la Tesis titulada “Microbiota rizosférica en los procesos de invasión por plantas exóticas en ecosistemas semiáridos”, llevada a cabo en el grupo de investigación “Sostenibilidad de Sistemas Suelo-Planta” del CEBAS-CSIC. Actualmente forma parte del grupo de investigación BIO-117 (Metabolismo del nitrógeno en bacterias) del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Córdoba, donde trabaja en la degradación bacteriana de cianuro y residuos industriales cianurados así como en la degradación de plásticos sintéticos recalcitrantes por bacterias. Sus publicaciones en revistas indexadas en JCR pueden consultarse en su perfil de Scopus (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57191856755) y a través de ORCID (https://orcid.org/0000-0003-3058-5663).

Antonio Roldán, CSIC-Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura. Departamento de Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. P.O. Box 164, Campus de Espinardo 30100-Murcia, España.

Profesor de Investigación del CSIC y personal de plantilla de la institución desde 1997, actualmente es el Jefe del Grupo de Investigación “Sostenibilidad de Sistemas Suelo-Planta” en el CEBAS-CSIC. Su línea de investigación básica es la microbiología de suelos, fundamentalmente de las relaciones suelo-microorganismo-planta. Ha investigado en temáticas como el uso de microorganismos y enmiendas en la revegetación de zonas semiáridas, conservación de suelos, ecología de la simbiosis micorrícica y desarrollo de biofertilizantes para agricultura biológica e integrada. En los últimos años su línea prioritaria de investigación es la aplicación de herramientas de biología molecular en el estudio de las interacciones de las plantas con microorganismos mutualistas (hongos arbusculares y bacterias PGPR), esta labor se ha desarrollado en diversos aspectos como efectos del manejo del suelo y otras acciones antrópicas, así como el cambio global y procesos de invasión sobre la estructura de las comunidades microbianas del suelo, implicaciones de las diferentes estrategias vitales de las plantas sobre su microflora simbionte; y factores edáficos y ambientales que condicionan la biodiversidad de la microflora edáfica.

Fuensanta Caravaca, CSIC-Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura. Departamento de Conservación de Suelos y Agua y Manejo de Residuos Orgánicos. P.O. Box 164, Campus de Espinardo 30100-Murcia, España.

Científica Titular del CSIC en el CEBAS-CSIC desde 2007 y adscrita al Grupo de Investigación “Sostenibilidad de Sistemas Suelo-Planta”. Su actividad investigadora se ha centrado en el estudio de las interacciones microorganismo-planta-suelo en el ámbito de la rizosfera, determinando la implicación de los microorganismos tales como hongos micorrícicos arbusculares y bacterias en los procesos de formación y estabilización de la estructura edáfica y el mantenimiento y mejora de la fertilidad química y biológica del suelo, así como en la mitigación de estreses abióticos y bióticos en las plantas. Además su investigación contempla el establecimiento y aplicación de parámetros biológicos relacionados con la biodiversidad estructural y funcional de los microbiota edáfica para evaluar la sostenibilidad de ecosistemas naturales, invadidos por plantas exóticas o manejados. 

Received 2024-09-27
Accepted 2025-06-08
Published 2025-09-23