Un estudio ha descubierto que ayudar a promover la relación natural entre plantas y bacterias podría reducir la dependencia de fertilizantes perjudiciales para el medio ambiente.
A medida que la población crece y el rendimiento de los cultivos se ve amenazado por el cambio climático , los científicos están interesados en ayudar a promover el crecimiento de las plantas de una manera natural y sostenible.
Investigadores, incluidos los de las Universidades de Warwick y Justus Liebig (Alemania), han demostrado ahora una nueva forma de impulsar la absorción de nutrientes y el crecimiento de las plantas. Esto podría reducir la necesidad de fertilizantes, un insumo agrícola que puede ser perjudicial para el medio ambiente. Los fertilizantes pueden llegar a los cursos de agua o ser descompuestos por los microbios del suelo , liberando óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero, a la atmósfera.
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El equipo de investigadores investigó la eficiencia de las relaciones planta-bacteria (también conocida como simbiosis o nodulación), al tiempo que arrojó luz sobre cómo este fenómeno natural afecta las interacciones con otros microbios en el suelo. Su artículo se publica en la revista Microbiome .
Las legumbres (guisantes y frijoles) interactúan con bacterias simbióticas (conocidas como rizobios) que «fijan» el nitrógeno del aire y lo proporcionan como nutrientes a la planta. Estos microbios aprovechan el potencial para ayudar a las plantas a adquirir nutrientes del suelo para impulsar el crecimiento o desarrollar resistencia al estrés. Estas propiedades hacen que los cultivos de leguminosas sean relativamente independientes de la aplicación de fertilizantes químicos y ofrecen un enfoque agrícolamente sostenible para la producción de alimentos. Las legumbres pueden interactuar con muchas especies de rizobios, pero el resultado de esta interacción depende de la capacidad de las bacterias para fijar nitrógeno y del tipo de suelo : la «eficiencia simbiótica».
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En el estudio, los científicos identificaron el impacto de diferentes eficiencias simbióticas en la configuración no sólo del crecimiento y la nutrición de las plantas, sino también de otros microbios en el suelo, lo que podría ayudar a mejorar la salud de las plantas y del suelo como «biofertilizantes». El trabajo se llevó a cabo utilizando un pariente de guisantes y frijoles que puede interactuar con diferentes tipos de bacterias fijadoras de nitrógeno, en una variedad de tipos de suelo representativos de entornos agrícolas, incluido el Campus de Innovación de la Universidad de Warwick, Stratford-Upon-Avon.
Utilizando diferentes cepas de bacterias, el equipo midió las respuestas moleculares de la planta y la cantidad de minerales que contenía. Las comunidades bacterianas y fúngicas también se registraron en diferentes ubicaciones: en el suelo, alrededor de la raíz y dentro de la raíz. Al combinar todos estos tipos y ubicaciones de datos, se estableció una comprensión del impacto de la «eficiencia simbiótica».
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El profesor Patrick Schäfer, de la Universidad Justus Liebig, Gießen, Alemania, dijo: «El crecimiento y la aptitud de las plantas dependen en gran medida de la simbiosis con una comunidad altamente compleja de microorganismos (el ‘microbioma’), en la superficie de las raíces. Nuestro estudio demostró que el estado de los nutrientes del suelo afectó la simbiosis entre los rizobios beneficiosos, que fijan el nitrógeno atmosférico a cambio de nutrientes con las leguminosas».
La coautora del estudio, la Dra. Beatriz Lagunas, Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Warwick, dijo: «Nuestro trabajo demostró que la simbiosis con diferentes especies de bacterias puede cambiar todo el microbioma de la raíz. Descubrimos la capacidad de las bacterias fijadoras de nitrógeno para instalar un microbioma beneficioso para las plantas dependiendo de su entorno. También identificamos cepas microbianas como parte de esta comunidad que podrían ser fertilizantes beneficiosos y amigables para el futuro».
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La profesora Miriam Gifford, de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Warwick, añadió: «Este trabajo tiene implicaciones significativas para la aplicación de tales bacterias fijadoras de nitrógeno para asegurar la producción de leguminosas alimenticias importantes como frijoles y guisantes en el campo.
«Después de este trabajo, ahora estamos probando el impacto de los microbios en diferentes especies de plantas para evaluar el crecimiento de las plantas y su resistencia al estrés. Nuestro objetivo es colaborar con empresas agrícolas para evaluar el uso de estos microbios como biofertilizantes para la producción de leguminosas. Esto debería contribuir a disminuir el uso de fertilizantes químicos reduciendo el impacto de estos en el medio ambiente.»
Más información: Beatriz Lagunas et al, La eficiencia de la fijación de nitrógeno de los rizobios da forma a las comunidades bacterianas de la endosfera y el crecimiento del huésped de Medicago truncatula, Microbioma (2023). DOI: 10.1186/s40168-023-01592-0
