martes, 4 de julio de 2017

El éxito de las bacterias como alternativa a los fertilizantes sintéticos también depende de las plantas

Introducción

La intensificación sostenible de la agricultura quiere proporcionar seguridad alimentaria a una población mundial creciente y al mismo tiempo reducir los efectos negativos medioambientales de la agricultura. Para conseguirlo, es necesario desarrollar nuevas estrategias que permitan aumentar la eficiencia de los cultivos en la utilización de recursos (nutrientes, agua, suelo…) manteniendo los rendimientos actuales. 

De forma natural encontramos en el suelo gran variedad de microorganismos capaces de interaccionar con las plantas y estimular su crecimiento. Entre ellos, encontramos las bacterias promotoras del crecimiento vegetal o PGPB (del inglés Plant Growth Promoting Bacteria) que pueden vivir en el interior, la superficie y/o alrededores de las raíces de las plantas proporcionándoles una mejor nutrición mineral, regulando su crecimiento y/o disminuyendo los efectos de otros microorganismos perjudiciales. 

Como en los animales (y humanos), las hormonas controlan y regulan el funcionamiento de las plantas. Entre ellas, el etileno participa en diversos procesos. El papel más conocido del etileno es su influencia en la maduración de los frutos, dando lugar a varios cambios, como el paso de color verde a rojo, de sabor de ácido a dulce y/o de textura dura a blanda. Sin embargo, el etileno está involucrado en otros procesos durante el crecimiento de la planta como la respuesta a los cambios ambientales (sequía, inundación, deficiencias en nutrientes en el suelo…) y la interacción con microorganismos (defensa frente a patógenos y establecimiento de relaciones beneficiosas).

La utilización de dichas bacterias supone una buena estrategia para reducir e incluso reemplazar los fertilizantes sintéticos en la agricultura. Por eso, entender cómo las bacterias interaccionan con las plantas y promueven su crecimiento es esencial para utilizarlas de manera adecuada y efectiva a gran escala en los sistemas de agricultura integrada. Para investigar más en el tema, en la Estación Experimental del Zaidín (Granada, España) hemos publicado un artículo en la prestigiosa revista Annals of Botany en el cual estudiamos cómo afectan las hormonas de la planta, en concreto el etileno, en su relación con los microorganismos beneficiosos que le rodean.

¿Cómo lo hicimos?

Se realizo el experimento con plantas de tomate “normales” o sensibles al etileno y plantas completamente iguales pero insensibles a etileno debido a una mutación en una proteína receptora. Se utilizaron dos bacterias aisladas de suelos áridos del sur de España (Bacillus megaterium o Enterobacter sp.) y se inocularon en las raíces de plantas de tomate de diez días de vida. Además, se utilizaron también plantas sin bacterias como control de los experimentos. 

Después de la cosecha se analizó el crecimiento secando y pesando las plantas. Además, se estudió el contenido en nutrientes minerales, varias hormonas y metabolitos de las plantas para observar los efectos que producen las bacterias viviendo en las raíces de las plantas.
En este estudio se vio que Bacillus megaterium solamente era capaz de promover el crecimiento de las plantas de tomate si eran sensibles a etileno después de dos meses de crecimiento, mientras que Enterobacter sp. aumentaba el crecimiento en plantas sensibles e insensibles a etileno. Además, las bacterias modificaban los niveles de metabolitos de la raíz en las plantas juveniles produciendo B.megaterium mayores cambios en los niveles de azúcares y Enterobacter sp.  en los niveles de amino ácidos. 

Conclusiones

En este estudio se ha demostrado que la sensibilidad a etileno es esencial para que la bacteria beneficiosa Bacillus megaterium pueda ejercer sus efectos positivos sobre el crecimiento de las plantas. Sin embargo, la mutación que produce la insensibilidad a etileno no afectaría a la bacteria Enterobacter sp.
El autor de este artículo es Pablo Ibort

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