INOCULANTES MICROBIANOS

Plantas y bacterias, un selecto club de amigos

Autor: Agustín Ezequiel Morellato (morellatoagustin@gmail.com)

Editores: Washington Romero, Carolina Cárdenas y David Cuaspud.

A grandes rasgos, podemos dividir a las plantas en dos partes: la porción aérea, que se compone de tallos, hojas, frutos y todo lo que podemos ver sobre la superficie; y la porción subterránea, compuesta por las raíces que entran en contacto con el suelo. ¡Pero no vayan por la tijera!, esto es sólo una disección conceptual que nos permitirá reconocer lo siguiente:

Las flores, frutos, hojas y tallos protagonizan procesos como la fotosíntesis y reproducción, tan vitales como visualmente espectaculares para el espectador. Asimismo, en las raíces, pese a no ser tan llamativo, lo que sucede sigue siendo importante. Permiten el anclaje de la planta, absorben agua y nutrientes, y excretan distintas moléculas al suelo que tienen amplia implicación en la salud de la misma. De hecho, entre el 10 % y el 44 % del carbono fotosintéticamente fijado es excretado a nivel radicular (Keiluweit, 2015; Uren, 2007) en forma de enzimas (proteínas que aceleran reacciones químicas) o compuestos mucilaginosos (los que reconocemos viscosos al tacto), por ejemplo.

¿Para qué se excreta todo eso?, ¿qué función cumplen estos compuestos?

Algunos de estos exudados radiculares liberan fósforo de compuestos orgánicos o solubilizar el calcio, hierro y aluminio que se encuentran en formas no utilizables para las plantas. Mientras que otros funcionan como señales para establecer relaciones con microorganismos del suelo. Tan importante es la influencia de estos exudados que se definieron distintos compartimentos en el suelo en función de la distancia a la raíz (ver Figura 1):

· Endorizósfera: Tejido cortical de la planta formada de varias capas de células, la cual es colonizada por microorganismos.

· Rizoplano: Superficie radicular sobre la que los microorganismos se adhieren utilizando distintas adaptaciones (Mwajita, 2013).

· Rizósfera: Fracción de suelo cercano a la raíz de 1–2 mm de espesor, donde los procesos microbiológicos se encuentran bajo la directa influencia de los exudados radiculares (Bulgarelli, 2013).

· Suelo libre: Fracción de suelo mayoritaria, alejada de esta influencia directa.

Esta actividad concentrada en un espacio pequeño permite el establecimiento de diversos microorganismos, formándose una comunidad microbiana característica de la región cercana a la raíz o microbioma rizosférico (Perry, 2006). Las posibilidades que tiene un microorganismo de formar parte de esta comunidad depende de su capacidad de:

· Reconocer algún exudado radicular, ser atraído y tener la movilidad apropiada para dirigirse hacia él.

· Ser capaz de colonizar y establecer una biopelícula sobre la superficie de la raíz, es decir, una estructura organizada que se protege y adhiere secretando distintos compuestos.

· Escapar de los mecanismos de defensa planteados por la planta u otros microorganismos residentes.

Entonces, sabemos que las raíces liberan moléculas al suelo que pueden atraer microorganismos y que, a través de un proceso de selección, se conforma un microbioma definido alrededor de las raíces.

Ahora, ¿cómo influyen estos microorganismos en la salud de la planta?

Las plantas han realizado esta selección de microorganismos durante millones de años en los distintos suelos donde se fueron estableciendo, por lo que han ido moldeando estas comunidades para que promuevan su crecimiento de varias maneras (ver Figura 2):

· Pueden hacerlo de forma “directa” al fijar nitrógeno atmosférico, al producir hormonas fitoestimulantes o, nuevamente, al solubilizar ciertos nutrientes como el hierro, zinc y fósforo.

·Pero también pueden hacerlo de forma “indirecta” al limitar la capacidad de un patógeno de establecerse, producir la enfermedad y causar daño significativo a las plantas que afecta.

Y finalmente lo que nos importa. Todos estos beneficios que encontramos en distintos microorganismos del suelo, ¿están siendo aprovechados de alguna manera?

Y la respuesta es que sí. El desarrollo de herramientas a partir de estos microorganismos inicia con la identificación de suelos cuyos cultivos exponen un muy buen rendimiento o una particular resistencia a ciertos patógenos o al clima. Luego, estudios microbiológicos de estos suelos pueden dar como resultado el aislamiento y caracterización de aquellos microorganismos que causan, al menos en parte, dichas características. Y una vez identificados, estos microorganismos serán candidatos para el desarrollo de formulaciones concentradas que podrán ser aplicadas en otros suelos para conferir ese mismo beneficio observado al inicio. Estos preparados concentrados son los llamados INOCULANTES MICROBIANOS. A pesar de la gran cantidad de microorganismos promotores del crecimiento (PGPMs, de plant growth promoting microorganisms) estudiados, solo un número limitado de ellos han sido comercializados. Esto puede ser por su incapacidad de sobrevivir compitiendo contra microorganismos residentes en los distintos ámbitos y, si lograran superar esta barrera, por su incapacidad de persistir y responder adecuadamente en ese contexto.

La producción de alimento es un negocio, pero también es una necesidad que se debe satisfacer a nivel global. El crecimiento demográfico nos exige ser eficientes, evitando pérdidas y aumentando el rendimiento sin expandir la superficie ya utilizada para tal fin. Las técnicas de manejo agrícola tradicionales no solo son ineficientes a estos efectos, sino que también resultan agresivas contra el medioambiente. Pesticidas, fungicidas y fertilizantes afectan el funcionamiento de las comunidades microbianas fomentando la producción de gases de invernadero (Snyder, 2009), causando contaminación del agua subterránea con nitratos y la acidificación de los suelos. Por lo tanto, la aplicación de PGPMs junto a otras “buenas prácticas agrícolas” como la siembra directa, la rotación de cultivos y el uso racional de fertilizantes (AAPRESID, 2013; Agaras, 2017), puede dar lugar a prácticas agrícolas sustentables y a revertir los efectos degradantes de una historia de prácticas no controladas, pasando de un suelo pobre y contaminado a un sistema mucho más complejo y diverso.

Referencias:

AAPRESID. 2013. Manual de Buenas Prácticas Agrícolas e Indicadores de Gestión. Buenos Aires, Argentina.

Agaras, Betina, Luis Gabriel Wall, and Claudio Valverde. 2017. “Pseudomonas Communities in Soil Agroecosystems.” In Advances in PGPR Research, 126–47.

Ambrosini, Adriana, Rocheli de Souza, and Luciane M.P. Passaglia. 2016. “Ecological Role of Bacterial Inoculants and Their Potential Impact on Soil Microbial Diversity.” Plant and Soil 400(1–2): 193– 207.

Bulgarelli D, Schlaeppi K, Spaepen S, Ver Loren van Themaat E, Schulze-Lefert P. 2013. “Structure and Functions of the Bacterial Microbiota of Plants.” Annual Review of Plant Biology 64(1): 807–38. http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurevarplant-050312-120106.

Keiluweit, M., Bougoure, J., Nico, P. 2015. “Mineral Protection of Soil Carbon Counteracted by Root Exudates.” Nature Climate Change 5: 588. https://doi.org/10.1038/nclimate2580.

Mwajita, Mwashasha Rashid, Hunja Murage, Akio Tani, and Esther M. Kahangi. 2013. “Evaluation of Rhizosphere, Rhizoplane and Phyllosphere Bacteria and Fungi Isolated from Rice in Kenya for Plant Growth Promoters.” SpringerPlus 2(1): 1–9.

Bais HP, Weir TL, Perry LG, Gilroy S, Vivanco JM. 2006. “The Role of Root Exudates in Rhizosphere Interactions with Plants and Other Organisms.” Annual Review of Plant Biology 57(1): 233–66.

Snyder, C. S., T. W. Bruulsema, T. L. Jensen, and P. E. Fixen. 2009. “Review of Greenhouse Gas Emissions from Crop Production Systems and Fertilizer Management Effects.” Agriculture, Ecosystems and Environment 133(3–4): 247–66.

Uren, Nicholas. 2007. “Types, Amounts, and Possible Functions of Compounds Released into the Rhizosphere by Soil-Grown Plants.” In CRC Press, 1–21

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