Debido a su capacidad para promover el crecimiento de las plantas, este tipo de bacterias se usa en las nuevas tecnologías para mejorar la producción de los cultivos. Además, su aplicación puede ser una alternativa para cultivar en suelos con bajos niveles de nutrientes, por desgaste o uso intensivo.
Es bien conocido que, si bien los fertilizantes químicos han hecho considerables aportes a la agricultura, su abuso también ha generado grandes cantidades de residuos por su alto contenido de sales, lo que conduce a la salinización de los suelos. Por otro lado, no todos los fertilizantes químicos son aprovechados por la planta; de modo que un exceso en su uso producirá remanentes que permanecerán en el medio ambiente, generando contaminación en la atmósfera y en los cuerpos de agua. De ahí que haya despertado tanto interés el uso de las rizobacterias para mejorar el crecimiento de los cultivos, pues su aplicación ha ido aumentando en maíz, trigo, frijol, sorgo, papa y jitomate.
Bacterias que promueven el crecimientod de las plantas
Bacterias que promueven el crecimientod de las plantas
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Las raíces son los órganos de las plantas que normalmente se encuentran cubiertos de tierra (aunque también hay plantas cuyas raíces son acuáticas); ellas ofrecen soporte a la planta y son indispensables para convertir compuestos químicos del suelo en nutrientes para su crecimiento. Cerca de las raíces se establece una zona conocida como rizosfera, caracterizada por albergar diversos microorganismos atraídos por los compuestos químicos secretados (o exudados) por las raíces, los cuales les sirven como alimento.
La comunidad de organismos que habita la rizosfera consiste, entre otros, de bacterias, hongos, nematodos, e insectos, de los cuales, hasta 4,000 especies han sido descritas ¡en un gramo de suelo! Los exudados de la raíz pueden ser utilizados para establecer diferentes interacciones con los microorganismos del suelo que afectan positiva o negativamente el crecimiento de la vegetación. Por ejemplo, algunas plantas que exudan carbohidratos de sus raíces aportan energía a los microorganismos, los cuales, en retribución, las protegen de patógenos y, además, facilitan la disponibilidad de los minerales que se encuentran en el suelo por parte de la planta.
En los ecosistemas agronómicos, los microorganismos que habitan los suelos son elementos importantes para los cultivos, porque pueden disminuir o incrementar el desarrollo de las plantas. Muchos de los que viven en la raíz provocan enfermedades que afectan la sobrevivencia o desarrollo de la planta; estos microorganismos son conocidos como patógenos de la raíz; pero también existe otro tipo de microorganismos que favorece el desarrollo de las plantas, los cuales son conocidos como microorganismos promotores del crecimiento vegetal.
De la gran cantidad de microorganismos que habitan en el suelo, las bacterias son los más comunes y abundantes, pues, en un gramo de tierra podemos encontrar de 100 a 1,000 millones de ellas; desafortunadamente, para su estudio sólo cerca de 1% pueden ser cultivadas en laboratorio.
Las bacterias no se distribuyen de manera homogénea en el suelo, pues se concentran en mayor cantidad en la rizosfera; esto se debe a la presencia de nutrientes como azúcares, aminoácidos y otras moléculas pequeñas que exudan las raíces hacia el suelo.
Los efectos de las bacterias sobre las plantas pueden ser de tres tipos: benéficos, dañinos o neutros. Las que favorecen el crecimiento de las plantas se conocen como bacterias promotoras del crecimiento vegetal y su beneficio consiste en proveer nitrógeno y fósforo, compuestos presentes en el suelo, aunque en cantidades limitadas. En este grupo se incluye bacterias que no encontramos permanentemente asociadas a la raíz (llamadas de vida libre), las cuales establecen relaciones simbióticas con esta parte de la planta y forman estructuras características llamadas nódulos —específicamente presentes en las leguminosas—, y también aquellas que deben vivir dentro de los tejidos de la raíz (llamadas endófitas).
No obstante las diferentes formas en que las bacterias se asocian con la raíz, parece ser que todas utilizan los mismos mecanismos para promover el crecimiento de las plantas: 1) facilitan la adquisición de nutrientes, 2) producen compuestos para la regulación del crecimiento vegetal —hormonas de crecimiento vegetal—, 3) disminuyen indirectamente los efectos adversos de microorganismos patógenos, al producir compuestos antimicrobianos y/o limitar la disponibilidad de nutrientes para los patógenos.
Históricamente, el género Rhizobium ha sido el más estudiado, desde el punto de vista fisiológico, bioquímico y molecular; incluso, mucho antes de que se tuviera interés en conocer los mecanismos que utilizan las bacterias para promover el crecimiento vegetal.
Se sabe que las rizobacterias pueden promover el crecimiento de las plantas porque también producen compuestos químicos que funcionan como hormonas (llamadas fitohormonas) en las plantas. Éstas son muy variadas y son conocidas como auxinas, giberelinas y citocininas, las cuales tienen la capacidad de incrementar el tamaño y el número de raíces en las plantas; cambios cuya consecuencia es un incremento en la capacidad de absorción de agua y nutrientes, lo cual aumenta el vigor de la planta e incrementa su capacidad productiva; incluso, aumenta su tolerancia a condiciones climáticas adversas como sequía y bajas temperaturas.
Otro efecto observado es que hacen más eficiente la captación de nutrientes, específicamente, del nitrógeno, el cual después es utilizado por la planta para formar moléculas complejas, como las proteínas.
Conviene mencionar que algunos productos con este tipo de bacterias ya se encuentran disponibles en el mercado comercial; sin embargo, todavía es prematuro considerar que en el mediano plazo podrán desplazar el uso de los agroquímicos, pues, su comercialización depende de la coordinación que logre darse entre organizaciones científicas y la industria.
El proceso de comercialización incluye: aislamiento de las cepas, estudios en torno a su eficiencia en el campo, desarrollo de la producción en masa, estudio de su toxicología y control de calidad. El éxito comercial de las cepas requiere una demanda de mercado viable, un amplio espectro de acción —esto es, que promueva el desarrollo de diferentes cultivos—, estabilidad en el campo, y bajo costo de producción.
El primer producto comercial que contiene a la rizobacteria Bacillus subtilis se desarrolló en 1985, en Estados Unidos. Actualmente, este país, hasta 75% de cultivos como algodón, frijol soya, maíz y algunos vegetales es tratado con productos comerciales que contienen esta bacteria, la cual protege efectivamente contra patógenos que viven en el suelo como Fusarium y Rhizoctonia.
Azospirillum es una bacteria conocida por su capacidad para promover el crecimiento vegetal en plantas de interés agrícola —especialmente en cereales— y la encontramos en las raíces de una amplia variedad de plantas tanto cultivadas como silvestres en todo el mundo. Tiene una amplia distribución geográfica entre las plantas, lo cual indica su versatilidad para adaptarse a diversas condiciones de suelos.
Aun cuando sabemos que esta rizobacteria tiene un uso agronómico para mejorar la productividad de los cultivos, todavía se desconoce cuáles son los mecanismos moleculares involucrados en su proceso de interacción con las raíces de las plantas. Un conocimiento más detallado sobre este proceso permitirá identificar los elementos importantes que intervienen en su asociación con la raíz, y mejorar su aplicación en el campo.
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Es Doctor en Ciencias en Biotecnología de Plantas por el Departamento de Ingeniería Genética, Cinvestav-IPN, Unidad Irapuato. Actualmente, es Profesor Investigador Titular en el Instituto de Investigaciones Químico Biológicas, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH). Su área de investigación es el estudio de los mecanismos de defensa en plantas. Ha publicado 38 artículos en revistas nacionales e internacionales. C. e.: egpineda@umich.mx
Es Bióloga, estudiante del Programa de la Maestría en Ciencias, en Biología Experimental, del Instituto de Investigaciones Químico Biológicas, de la UMSNH.
Es Maestra en Ciencias, en Biología Experimental por el Instituto de Investigaciones Químico Biológicas de la UMSNH. Ha presentado sus trabajos de investigación en congresos nacionales e internacionales; así mismo, ha publicado 22 artículos en revistas nacionales e internacionales.