LAS BACTERIAS QUE AYUDAN A LAS PLANTAS A CRECER
Por: Damaris Desgarennes y Gloria Carrión
Red de Biodiversidad y Sistemática— Instituto de Ecología, A.C.
Resumen
Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal son benéficas para la agricultura ayudando a mejorar el rendimiento de los cultivos a través del aumento de la disponibilidad de los nutrientes necesarios para las plantas y brindando a las plantas protección contra el ataque de fitopatógenos y tolerancia al estrés ambiental.
Palabras clave
Bacterias benéficas, Crecimiento vegetal, PGPR
Artículo
Se estima que para el 2050 la población mundial se incrementará a 9,800 millones de personas, lo que significa que en el mundo se necesitará 70-100% más alimento del que se produce hoy en día. Esto significa que existe una necesidad creciente a nivel global de productos agrícolas para satisfacer la demanda de alimentos de nuestra población. En los últimos 50 años las prácticas de la agricultura moderna han aumentado considerablemente el rendimiento de los diferentes cultivos, gracias al uso de fertilizantes, el control químico de plagas, el uso de sistemas de riego y el desarrollo de plantas híbridas. Sin embargo, el uso intensivo de fertilizantes químicos sintéticos y plaguicidas (insecticidas, fungicidas, etc.) como parte de las prácticas agrícolas habituales, han generado diferentes problemas ambientales como la contaminación del agua (mantos freáticos), la degradación de la calidad del suelo y la pérdida de la biodiversidad. Esto, en conjunto con los factores ambientales como la sequía, el aumento de la temperatura, la generación de gases invernadero, los cuales son consecuencia del cambio climático global, representan un reto importante para la agricultura actual.
Debido a todo esto, la agricultura mundial está dirigiéndose hacia un enfoque más sustentable y amigable con el ambiente. En este sentido, los microorganismos que habitan en el suelo resultan de interés para generar alternativas biológicas y ambientalmente amigables al uso intensivo de agroquímicos. Dichos microorganismos juegan un papel importante en la regulación de la fertilidad del suelo, el ciclo de diferentes nutrientes y contribuyen a la conservación de la diversidad de plantas en los ecosistemas. Dentro de estos microorganismos benéficos podemos encontrar a las bacterias que promueven el crecimiento de las plantas (PGPR, por sus siglas en inglés, plant growth promoting rhizobacteria), las cuales pueden ser bacterias de vida libre que habitan en el suelo o en las raíces de las plantas. Las PGPR estimulan el crecimiento de las plantas de diferentes formas, las cuales se agrupan en mecanismos de acción directa y mecanismos de acción indirecta. Los mecanismos directos están relacionados con la absorción de los nutrientes que las plantas necesitan, ya que gracias a que algunas bacterias pueden fijar el nitrógeno atmosférico o solubilizar el fosfato que se encuentra fijado en el suelo, mejoran la disponibilidad de dichos nutrientes haciéndolos más accesibles para las plantas. Del mismo modo, algunas bacterias son capaces de producir moléculas similares a las fitohormonas que las plantas producen de manera natural y que ayudan a regular el crecimiento vegetal. Por ejemplo, las auxinas, como el ácido indolacético, incrementan el crecimiento de las raíces de las plantas lo que las ayuda a tener mayor capacidad para adquirir los nutrientes que necesitan. Algunas bacterias pueden producir ácido indolacético en pequeñas cantidades, lo que estimula el crecimiento de las raíces y beneficia a la planta para su desarrollo (Figura 1).
Figura 1. Interacción entre las plantas y las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPRs). Las bacterias obtienen de las plantas moléculas esenciales para su desarrollo y a su vez proporcionan a las plantas nutrientes, minerales y fitohormas que promueven el crecimiento vegetal. Es decir, establecen una interacción donde las plantas y las bacterias se benefician mutuamente (mutualismo). Modificado de: https://doi.org/10.5772/intechopen.87083.
Por otro lado, los mecanismos indirectos de las PGPRs también incluyen la producción de algunas moléculas como los antibióticos o lo sideróforos, que pueden ayudar a las plantas a defenderse contra el ataque de diferentes fitopatógenos (Figura 2). Adicionalmente, algunas bacterias son capaces de construir biopelículas que pueden auxiliar a las plantas a lidiar con el estrés abiótico como la sequía o la alta salinidad de algunos ambientes.
Figura 2. Mecanismos indirectos a través de los cuales las bacterias promotoras de crecimiento vegetal (PGPRs) ayudan a las plantas a defenderse contra el ataque algunos fitopatógenos del suelo y el ambiente. Modificado de: https://doi.org/10.1515/opag-2020-0031.
Como se puede observar, las interacciones que se establecen entre las plantas, el suelo, los microorganismos y la dinámica de los nutrientes pueden ser complejas pero interesantes y representan una gran oportunidad para mejorar la fertilidad del suelo. Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPRs) mejoran el desarrollo de las plantas y su productividad a través de la disponibilidad de nutrientes, la regulación y producción de fitohormas y antibióticos. Esto ha hecho que diferentes grupos de investigadores estén enfocados en el estudio de las PGPRs y su efecto sobre diferentes cultivos de importancia agrícola, así como en el desarrollo de consorcios de PGPRs más eficientes, materiales que se utilicen como dispersantes o acarreadores de las bacterias y dispositivos para una aplicación adecuada en el campo.
En la última década se ha generado una demanda creciente (>12% incremento anual) por lo que se conoce como inoculantes microbianos, es decir, conjuntos de microorganismos benéficos que puedan aplicarse directamente en los cultivos para mejorar los rendimientos. No obstante, el fututo del uso agrícola de las PGPRs depende de su aceptación como una nueva tecnología verde, que puede ser una alternativa más amigable con el ambiente y, en algunos casos, más económica que los agroquímicos y fertilizantes convencionales. Esto representa una ventana de oportunidad para que las PGPRs y otros microorganismos benéficos, se conviertan en las opciones de uso principal en las prácticas habituales de manejo dentro de la agricultura sustentable.
Pies de figuras:
Figura 1. Interacción entre las plantas y las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPRs). Las bacterias obtienen de las plantas moléculas esenciales para su desarrollo y a su vez proporcionan a las plantas nutrientes, minerales y fitohormas que promueven el crecimiento vegetal. Es decir, establecen una interacción donde las plantas y las bacterias se benefician mutuamente (mutualismo). Modificado de: https://doi.org/10.5772/intechopen.87083.
Figura 2. Mecanismos indirectos a través de los cuales las bacterias promotoras de crecimiento vegetal (PGPRs) ayudan a las plantas a defenderse contra el ataque algunos fitopatógenos del suelo y el ambiente. Modificado de: https://doi.org/10.1515/opag-2020-0031.
Figura 3. (Slider) Los compuestos volátiles emitidos por bacterias promotoras del crecimiento vegetal sobre plántulas de Arabidopsis incrementan el número de raíces secundarias ayudando en la absorción de nutrientes. Fuente: foto tomada por Roberto Gamboa Becerra.