LA REVOLUCIÓN DE LAS BACTERIAS Microorganismos beneficos del suelo. Symbiosis y Mycorrizas. Clave para el Cultivo Sostenible. www.ecoagronet.com www.facebook.com/ecoagronet Escrito por Alexis Ferrer Botella Ilustrado por Toni Simoni (Biotécnico agrícola) En este artículo, os explicaremos un poco como trabajan los microorganismos beneficos del suelo en general. Los microorganismos desempeñan un papel importante en la relación suelo-planta, en particular en la rizosfera, es decir, la zona interfaz entre la raíz y el suelo. La rizosfera es altamente influenciada por la raíces, a través de sus producciones (rhizodeposition) y su respiración, así como la absorción de iones y minerales. En este entorno, cultivar microorganismos beneficiosos son de relevada importancia, ya que estimulan el crecimiento de plantas, ayudan a la nutrición mineral, mejoran la absorción de agua, fijan nitrógeno, liberan fósforo, tienden a proteger las plantas contra los parásitos y pueden interactuar positivamente entre ellos, cómo algunas bacterias que interaccionan en Symbiosis con hongos micorrizicos. La buena selección de cepas activas y el desarrollo de las prácticas y técnicas de manejo del suelo debe combinarse para ayudar a mejorar la producción agrícola de una manera sostenible. Para introducirnos un poco en el tema, consideraremos que las plantas vasculares, que son las que presentan vasos conductores por donde circulan el agua, los nutrientes o los diferentes minerales, aparecieron en la tierra durante la edad de Silúrico, diremos que existen bacterias beneficiosas al menos desde hace 3,8 mil millones años. Ya habían evolucionado sus funciones celulares geoquímicas básicas. Varias de estas funciones son de gran importancia al favorecer la nutrición de la planta, tales como la nitrificación, la oxidación de sulfuros, fijación de nitrógeno, así como la formación de complejos y / o solubilización de otros elementos minerales entre otros. En esos tiempos, probablemente no había lombrices de tierra o insectos del suelo, y antes de la "invención" de la lignina por las plantas vasculares, no había ácidos húmicos similares a los actuales. Entonces se produjo una coevolución, en la que hubo participación de todos los socios en biocenosis del suelo, plantas, bacterias, hongos, protozoos, invertebrados (particularmente insectos y lombrices de tierra) y, por último pero no menos importante, enzimas del suelo. Esta co-evolución condujo a la situación actual de la biocenosis planta-suelo. Muchos fisiólogos vegetales conservadores todavía siguen considerando que en la naturaleza, una planta es un organismo sólo, que vive en contacto con el aire y con una solución acuosa de minerales. Esta visión clásica de un ecosistema simplificado es el de la agricultura convencional, que está culminando en sistemas de cultivo sin suelo vivo. La agricultura intensiva convencional hace uso de grandes cantidades de fertilizantes inorgánicos y pesticidas, esto puede dar algunos buenos rendimientos a corto plazo. Pero estas tecnologías conducen a la destrucción irreversible de las estructuras del suelo, y por lo tanto, a largo plazo, a una pérdida de la fertilidad del mismo. Por ese motivo hoy en día se recomienda reutilizar suelos vivos con selecciones microbiológicas. El desarrollo sostenible en la agricultura nos obliga a reconsiderar las funciones de planta-suelo en los ecosistemas naturales, incluyendo la totalidad de su biocenosis. Esta es la base científica de la agricultura orgánica. La rizosfera se puede definir como la región del suelo bajo la influencia de las raíces. Puede ser colonizada por microorganismos (endorrizósfera). Es la interfaz privilegiada entre raíces de las plantas y el suelo, donde se produce más intercambio. Estos intercambios son controlados en gran medida por los microorganismos, las bacterias y los hongos, que a su vez son controlados por sus depredadores, protozoos y pequeños invertebrados. Principalmente, las condiciones de la rizosfera se definen por las actividades de raíz, principalmente la producción de materiales orgánicos, la respiración y la absorción de agua y minerales. La producción de materiales orgánicos en el suelo por la raíz viva (rhizodeposición) es sorprendentemente alta. En otros términos, diremos que la planta segrega al suelo mayor cantidad de material orgánico del que se acumula. La rhizodeposición comprende células separadas, polisacáridos mucilaginosos, lisados de redes corticales, y la secreción de moléculas de solución orgánica. Por lo tanto, la rizosfera se caracteriza por un flujo de nutrientes importantes. Este flujo determina el crecimiento y las actividades de microorganismos de la rizosfera. A su vez, a través de su actividad, estos microorganismos alteran las condiciones de su entorno. Algunas de sus actividades pueden ser beneficiosas para las plantas, otras perjudiciales y otras neutrales. A través de la co-evolución mencionada anteriormente, ecosistemas naturales evolucionaron hacia interacciones mutualistas entre plantas muy eficaces y microorganismos. Interacciones mutualistas implican dos o más socios, benefician a unos de otros. En muchos casos, en condiciones naturales, estos organismos no podrían sobrevivir solos. Estas interacciones pueden ser nutritivas, pero también pueden consistir en la modificación por un socio, de algunas características del hábitat, como el pH, contenido de oxígeno, efectos represivos contra competidores, y así sucesivamente. Pueden ocurrir entre organismos muy diferentes, como entre las bacterias del suelo y raíces de las plantas, o los socios que pueden estar físicamente ligados a otros, como es el caso de algunas symbiosis. Existen dos enfoques en la aplicación de estos conocimientos en el cultivo ecológico. La selección de microorganismos apropiados de la rizosfera (cultivos de bacterias), y aplicarlos en el suelo, y 2do, favoreciendo, por las prácticas del suelo, el mantenimiento y desarrollo de microorganismos beneficiosos en la rizosfera del mismo suelo. De hecho, estos dos enfoques pueden ser complementarios, en lugar de concurrentes. en tanto casos, el ecólogo, jugará un papel central, trabajando en sinergia con la planta, fisiólogo, biotecnólogos, suelos científicos y agrónomos. Entre los microorganismos benéficos para las plantas, vamos a mencionar aquí en particular los promotores del crecimiento vegetal. Esta nomenclatura abarca una amplia variedad de bacterias cuyas funciones y propiedades, promueven y favorecen, al menos en ciertas condiciones, el crecimiento de la planta y su supervivencia. Algunas de sus principales funciones son la estimulación y el control de crecimiento de las raíces por la producción o degradación de fitohormonas, la facilitación de la absorción de agua por las raíces mucigel (polisacáridos) en la zona del pelo de la raíz, la mejora de la nutrición de las plantas, por ejemplo a través de la concentración de nutrientes minerales, debido a las capacidades de alta concentración de la solubilización de minerales. Algunos ejemplos son los fosfatos de mineralización orgánica, como Nitrógeno, Fósforo y Azufre, compuestos de secreción de sideróforos, compatible con plantas con necesidad de Hierro o la fijación de dinitrógeno asociativo. Cuando hablamos de principales funciones o beneficios, también podemos hablar de la protección de raíces contra parásitos por competencia o antibiosis con parásitos; o de la estimulación o inducción a la resistencia de las plantas; o de la interacción positiva con Micorrizas. Hongos mycorrizicos existen muchos, recomendamos utilizar combinados microbiológicos que contengan buenas selecciones de cepas de hongos mycorrízicos. Sabiendo esto debemos entender que usar cepas simples de Micorrizas sin ningún refuerzo de ecosistemas microbiológicos, queda a años luz y puede llegar a ser inútil aunque también útil. Durante una investigación realizada en laboratorio, sobre la presencia y la diversidad de bacterias fijadoras de nitrógeno asociados con plantas con muy bajo contenido de nitrógeno, postulamos que en la rizosfera, la fijación de nitrógeno asociativo podría desempeñar un papel importante en la estrategia de supervivencia de estas plantas. La actividad de esta fijación se midió en las raíces, mientras que las bacterias de la fijación del Nitrógeno fueron detectadas por la clonación de un gen característico de esta fijación, el Gen NIFH. Había una diversidad de clones NIFH encontrados en las diferentes fracciones de la planta, rizosfera y raíces. Sin embargo, la mayoría (aproximadamente 60%) de todos los clones caracterizó estar estrechamente relacionada filogenéticamente. Una comparación de secuencias NIFH publicadas, han demostrado que este gen no corresponde a ninguna de las bacterias fijadoras de Nitrógeno cultivables conocidos. Las similitudes se muestran únicamente con clones ambientales de la rizosfera de este tipo de plantas. Por lo tanto, estos microorganismos aún no cultivados, podrían desempeñar un importante beneficio a nuestras plantas en función de aportar un complemento de nitrógeno a las plantas que crecen en suelos pobres en nitrógeno. Las micorrizas son simbiosis mutualistas entre hongos y raíces de las plantas. Alrededor del 90% de todas las especies de plantas albergan este tipo de simbionte, que son en general considerados como beneficiosos. Sin embargo, el carácter mutualistico de la Symbiosis puede depender de la condiciones, por lo que el beneficio puede ser unilateral en algunos casos. Hay varios tipos de las micorrizas, los más importantes para las plantas de cultivo son las micorrizas arbusculares, donde el socio fúngico es una Zygomycete, miembro de la orden Glomales, estos hongos son cultivables en presencia de raíces de las plantas. Comprenden ocho géneros con alrededor de 150 especies. Para su clasificación, ver tabla. En la mayoría de los casos, la symbiosis es mútua, la planta genera compuestos orgánicos de carbono y una fuente de energía para el hongo, mientras que la segunda, a través de su micelio se extiende en el suelo circundante, ocupa el agua y los minerales y los transfiere a la raíz. Son especialmente importantes en los suelos con deficiencias de ortofosfatos. Sin embargo, los socios de hongos también pueden otorgar otras ventajas a su anfitrión, como protección contra parásitos de raíces. También permiten transferencias de nutrientes entre diferentes plantas que albergan micorrizas en común, por ejemplo, ecosistemas inprairie(plantas de hierba alta). De esta manera, las plantas micorrizadas pueden autocompetir con las plantas no micorrizadas mediante la formación de alianzas exitosas que comparten la misma micorrizas o socios. De ahi, que sea interesante la aplicación de la combinación de diferentes tipos de hongos micorrizas entre otros. Nosotros utilizamos un combinado que además de hongos micorrizas en Symbiosis, se sociabilizan con otro tipos de microorganismos, así aumentando sus beneficios. Recientemente, se ha demostrado que las poblaciones bacterianas se asocian con micorrización y ayuda, establecimiento y funcionamiento de estas Symbiosis. Estos bacterias micorrizas fomentan, por lo tanto, junto con las plantas y otros microorganismos, una asociación mutualista, beneficiosa para las plantas. Todos estos aspectos incluyen las características del suelo, la capacidad de colonizar las raíces y capacidad de competir con indígenas de la microflora de la raíz. En una investigación llevada a cabo en el marco de Colaboración indo-suiza en Biotecnología (ISCB), un programa entre los suizos, la Agencia de Desarrollo y Cooperación y del Departamento de Biotecnología de la India. Esta investigación trata sobre la diversidad y las funciones de rizobacterias y micorrizas asociadas con la rizosfera y su influencia en la calidad del suelo y la productividad. Llevada a cabo por dos universidades suizas (Basilea y Neuchâtel) y están asociados con la Universidad de Pantnagar y el Instituto Tata de Investigación del Medio Ambiente (TERI) en Nueva Delhi. Se efectuaron en suelos bajos en fosfato y en materia orgánica, se cultivó un tipo de plantas, durante la temporada del monzón, de mayo a septiembre, y arroz (de noviembre a marzo). En la práctica clásica, los campos están cubiertos con de agua durante el cultivo de arroz, de modo que el suelo se vuelve en gran medida anóxico, inactivo o incluso llega a matar los organismos aeróbicos, como ocurre con los cultivos químicos. Diferentes ensayos fueron realizados por el Dr. Adoleia, jefe del grupo de micorrizas en TERI, para cambiar esta práctica. Añadimos microorganismos beneficos micorrizicos, los microorganismos aerobios suben a la parte superior de camas siendo capaces de recolonizar el suelo. Esta práctica se ha demostrado que aumenta la producción de cultivos hasta un 40%, y aumenta el rendimiento de la mayoría de cultivos en un 25%, con 25% menos de semillas y fertilizantes, y 25% menos de agua. Se demostró que el número de esporas de micorrizas aumentó diez veces en comparación con la práctica clásica, mientras que la diversidad de especies fué también aumentando considerablemente. La conclusión del efecto de este sistema bacteriano en la rizosfera de “plantas altas” está todavía en la actualidad bajo investigación por Pantnagar y microbiólogos de Neuchâtel. De momento la primera conclusión es que los microorganismos beneficiosos son necesarios para las principales estrategias de supervivencia de las plantas en entornos naturales. Por lo tanto, un tema importante en la agricultura sostenible debe ser la que se benefician de las importantes funciones desempeñadas por estos socios de las plantas. Esto requiere una mejor comprensión de las relaciones sutiles entre la planta y suelo. Aparte del desarrollo y comercialización de cepas microbianas eficaces, un enfoque más fructífero debe intentarse, es decir, el desarrollo de la agricultura sostenible aporta prácticas que favorecen la colonización, la actividad y el mantenimiento de microorganismos beneficiosos de la planta. Estas prácticas también deberían permitir a los agricultores pobres la posibilidad de aumentar de manera sostenible ya bajo costo la fertilidad de sus campos, respetando natural y artificial ecosistemas.