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Food security is the pillar of nutritional wellbeing for food availability, and is necessary to satisfy all physiological needs to thus maintain the general wellbeing of populations. However, global agricultural deficiencies occur due to rapid population growth, causing an increase in competition for resources; such as water, land, and energy, leading to the overexploitation of agro-ecosystems, and the inability to produce a suitable quantity of efficient food. Therefore, the development of sustainable agro-biotechnologies is vital to increase crop yield and quality, reducing the negative impacts caused by intensive non-sustainable agricultural practices. In this way, the genetic and metabolic diversity of soil and plant microbiota in agro-ecosystems are a current and promising alternative to ensure global food security. Microbial communities play an important role in the improvement of soil fertility and plant development by enhancing plant growth and health through several direct and/or indirect mechanisms. Thus, the bio-augmentation of beneficial microbes into agro-ecosystems not only generates an increase in food production but also mitigates the economic, social, and environmental issues of intensive non-sustainable agriculture. In this way, the isolation, characterization, and exploitation of preserved beneficial microbes in microbial culture collections (MCC) is crucial for the ex situ maintenance of native soil microbial ecology focused on driving sustainable food production. This review aims to provide a critical analysis of the current and future role of global MCC on sustainable food security, as providers of a large number of beneficial microbial strains with multiple metabolic and genetic traits. Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola (IMYZA) Fil: Díaz-Rodríguez, Alondra María. Instituto Tecnológico de Sonora. Departamento de Ciencias Agronómicas y Veterinarias; México Fil: Salcedo Gastelum, Lilian Alejandra. Instituto Tecnológico de Sonora. Departamento de Ciencias Agronómicas y Veterinarias; México Fil: Félix Pablos, Carmen María. Instituto Tecnológico de Sonora. Departamento de Ciencias Agronómicas y Veterinarias; México Fil: Parra-Cota, Fannie Isela. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Campo Experimental Norman E. Borlaug; México Fil: Santoyo, Gustavo. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Instituto de Investigaciones Químico Biológicas; México Fil: Puente, Mariana Laura. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola. Laboratorio de Bacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal; Argentina Fil: Bhattacharya, Dhruba. Jadavpur University. School of Environmental Studies; India Fil: Mukherjee, Joydeep. Jadavpur University. School of Environmental Studies; India Fil: de los Santos-Villalobos, Sergio. Instituto Tecnológico de Sonora. Departamento de Ciencias Agronómicas y Veterinarias; México

ResumenLas cactáceas son la vegetación característica de las zonas áridas en México, donde las lluvias son escasas, la evapotranspiración es elevada y la fertilidad de los suelos es baja. Las plantas han desarrollado estrategias fisiológicas como la asociación con microorganismos en la zona de la rizósfera para incrementar la captación de nutrientes. En el presente trabajo se obtuvieron 4 aislados bacterianos de la rizósfera de Mammillaria magnimamma y Coryphantha radians, los que fueron nombrados como QAP3, QAP19, QAP22 y QAP24 e identificados genéticamente como pertenecientes al género Bacillus. Estos aislados exhibieron in vitro propiedades bioquímicas como solubilización de fosfatos, producción de ácido indolacético y actividad ACC deaminasa, que se relacionan con la promoción del crecimiento de las plantas. Dicha promoción fue ensayada inoculando semillas de M. magnimamma y evaluando luego algunos parámetros. Se encontró que todos los aislados incrementaron la germinación desde un 17% hasta un 34,3% (con respecto a las semillas testigo sin inocular); el aislado QAP24 fue el que presentó el mayor efecto en este sentido y permitió la germinación de todas las semillas viables (84,7%) 3 días antes que en el testigo. La inoculación de este aislado en plantas de Mammillaria zeilmanniana mostró un efecto positivo sobre la floración: en 2 meses dentro del período de un año se detectó un incremento en el número de plantas en floración con respecto a las plantas testigo, de hasta el 31,0% en uno de ellos. Se concluye que los aislados de Bacillus spp. caracterizados poseen potencial para ser empleados en programas de conservación de especies vegetales de zonas áridas.AbstractCacti are the most representative vegetation of arid zones in Mexico where rainfall is scarce, evapotranspiration is high and soil fertility is low. Plants have developed physiological strategies such as the association with microorganisms in the rhizosphere zone to increase nutrient uptake. In the present work, four bacterial isolates from the rhizosphere of Mammillaria magnimamma and Coryphantha radians were obtained and named as QAP3, QAP19, QAP22 and QAP24, and were genetically identified as belonging to the genus Bacillus, exhibiting in vitro biochemical properties such as phosphate solubilization, indoleacetic acid production and ACC deaminase activity related to plant growth promotion, which was tested by inoculating M. magnimamma seeds. It was found that all isolates increased germination from 17 to 34.3% with respect to the uninoculated control seeds, being QAP24 the one having the greatest effect, accomplishing the germination of viable seeds (84.7%) three days before the control seeds. Subsequently, the inoculation of Mammillari zeilmanniana plants with this isolate showed a positive effect on bloom, registering during two months from a one year period, an increase of up to 31.0% in the number of flowering plants compared to control plants. The characterized Bacillus spp. isolates have potential to be used in conservation programs of plant species from arid zones.