El déficit de precipitaciones aumentará debido al cambio climático global, lo cual podría contribuir a la acumulación de sal en el suelo, especialmente en las regiones semiáridas del noreste de Brasil. Este será un gran desafío que debe superarse. En este contexto, los aislados bacterianos con un alto potencial para expresar vías biosintéticas de fitohormonas y otros compuestos fitoestimulantes en condiciones de estrés salino se están convirtiendo en aliados fundamentales para la agricultura.
Las plantas proporcionan una amplia gama de nichos de crecimiento y reproducción para una gran variedad de microorganismos, como bacterias, hongos, protozoos, nematodos y virus, que conforman la microbiota vegetal. Estos microorganismos establecen interacciones complejas con las plantas y pueden desempeñar un papel clave en la mejora de su productividad y salud.
Las interacciones planta-bacteria se han convertido en la base de bioproductos que mejoran la productividad de los cultivos, especialmente inóculos con mecanismos que promueven el crecimiento de las plantas, la absorción de nutrientes y una mayor tolerancia y resistencia de las plantas al estrés abiótico y a los ataques de plagas.
La mayoría de estas interacciones ocurren en la interfaz suelo-planta utilizando nichos específicos como la rizosfera, la endosfera y el rizoplano.
La rizosfera está formada por la zona de las raíces, que está directamente influenciada por los exudados de las plantas, pero los microorganismos que habitan estas áreas también pueden influir tanto en el desarrollo de las plantas como en la fertilidad del suelo.
Además, las bacterias endófitas (endosfera) se encuentran en todas las especies de plantas y promueven el desarrollo de las plantas al proporcionar compuestos microbiológicos que pueden protegerlas, estimular su crecimiento y la absorción de nutrientes.
Las bacterias epífitas de la raíz, que son habitantes de la superficie de la raíz (rizoplanos), también juegan un papel crucial en la estimulación del desarrollo de la planta.
En particular, las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB) han surgido en el campo de la biotecnología debido a su papel en la supresión de enfermedades (biocontrol), el aumento de la disponibilidad de nutrientes (biofertilización), la producción de fitohormonas (fitoestimulación) y la mejora de la resistencia al estrés abiótico.
Recientemente, el género Burkholderia ha atraído particular atención debido a su versatilidad metabólica y capacidad para ocupar diversos nichos.
Este género contiene más de 88 especies bacterianas catalogadas, divididas en grupos.
El primer grupo incluye patógenos humanos, animales y vegetales como Burkholderia glumae , Burkholderia pseudomallei y Burkholderia mallei , así como 17 especies definidas del complejo Burkholderia cepacia .
El segundo grupo incluye más de 30 especies no patógenas asociadas con plantas y, por lo tanto, potencialmente beneficiosas. Este último grupo de Burkholderia PBE también se conoce como un grupo de bacterias beneficiosas y ambientales asociadas con plantas que aumentan la resistencia al estrés abiótico.
Hoy en día, el principal desafío para la agricultura es producir alimentos en el actual escenario de cambio climático, que predice un aumento de la temperatura global de 1,5-2,0 °C o más, así como una disminución de la disponibilidad y regularidad de las precipitaciones.
Así, en la actualidad, existe una activa búsqueda y desarrollo de bioproductos (inoculantes microbianos) capaces de estimular el crecimiento de las plantas en condiciones de falta de precipitaciones y estrés térmico, así como una mayor incidencia de plagas y enfermedades.
Sin embargo, al desarrollar estos inóculos, se deben considerar varios factores, incluida la selección de PGPB efectivos en función del cultivo objetivo, el tipo de suelo, la comunidad microbiana local y los factores ambientales.
Un equipo de investigadores de la Universidad de São Paulo, en colaboración con colegas de otras instituciones científicas de Brasil, está identificando posibles bacterias PBE Burkholderia candidatas para el desarrollo de bioproductos basados en su capacidad de producir ácido indol-3-acético (IAA) o exopolisacáridos en condiciones de estrés salino del 1%.
Cepas de Burkholderia spp. previamente aisladas de plantas de caña de azúcar (26 cepas en total, luego 11 de ellas) se inocularon en semillas de maíz durante 30 minutos con agitación constante (125 rpm). Las semillas inoculadas se colocaron en papel Germitest, se regaron, se enrollaron y se almacenaron a 28 °C y un fotoperiodo de 12 h durante siete días. El experimento consistió en un diseño completamente aleatorizado con un control (semillas no inoculadas) y 11 tratamientos con tres réplicas. Se seleccionaron veinticinco semillas por réplica (900 unidades experimentales).
Todas las bacterias sintetizaron AIA en un medio con 0,0 o 5,0 mM de L-triptófano (el L-triptófano desempeña un papel importante en la biosíntesis de AIA, y su presencia en el medio de cultivo aumenta la producción de fitohormonas en la mayoría de las PGPB) en combinación con 1 o 5 % de NaCl y valores de pH de 4,5 o 7,2. Se confirmaron efectos beneficiosos de la germinación en condiciones de estrés en el 61,54 % de las cepas bacterianas.
Las cepas bacterianas se asignaron a siete especies: B. anthina , B. cepacia , B. gladioli , B. ambifaria , B. graminis , B. heleia y Burkholderia spp .
La bacteriización de semillas de maíz utilizando la cepa G28 de B. heleia , la cepa UAGC723 de B. gladioli y la cepa UAGC348 de B. graminis resultó en aumentos significativos en la longitud de la raíz, la altura de la plántula y la fitomasa fresca y seca de la plántula, respectivamente.
Los resultados obtenidos indican el alto potencial biotecnológico de varias cepas del género Burkholderia sp. como inóculos de semillas que promueven la germinación y el desarrollo inicial de las plántulas.
En particular, la bacteria B10 ( Burkholderia ambifaria cepa UGAC723) se destacó por producir mayores cantidades de IAA, independientemente de la ausencia o presencia de L-triptófano, pH o concentración de NaCl en el medio de cultivo.
Las bacterias B6 ( Burkholderia cepacia, cepa UAGC130) y B9 ( Burkholderia graminis, cepa UAGC348) son candidatas potenciales para el desarrollo de bioinoculantes. Además, la versatilidad del género Burkholderia sp., su capacidad para colonizar plantas y exhibir mecanismos de promoción del crecimiento vegetal en condiciones ambientales extremadamente salinas, convierten a esta bacteria en una importante herramienta biotecnológica para uso agrícola en regiones semiáridas como el noreste de Brasil.
Fuente: Fronteras en la ciencia del suelo.
