Embrapa y la Universidad de São Paulo identificaron microorganismos de trigos ancestrales que disminuyeron cerca de un 60 % la gravedad de la enfermedad en condiciones controladas
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Eduardo Schmitz
Investigadores de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa) y la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, comprobaron que tres bacterias procedentes de la rizosfera de variedades ancestrales de trigo pueden reducir la pudrición radicular causada por el hongo Bipolaris sorokiniana. Los tratamientos disminuyeron alrededor de un 60 % la gravedad de la enfermedad y favorecieron el desarrollo de las raíces en experimentos bajo condiciones controladas.
El estudio, publicado en npj Biofilms and Microbiomes, examinó las cepas Streptomyces virginiae CMAA1738, Paenibacillus ottowii CMAA1739 y Pseudomonas inefficax CMAA1741. Además de actuar contra el patógeno, los microorganismos reorganizaron la comunidad bacteriana de la rizosfera y modificaron funciones relacionadas con la promoción del crecimiento y la protección vegetal.
Bacterias recuperadas de trigos ancestrales
Las cepas fueron seleccionadas entre microorganismos aislados previamente de variedades criollas de trigo procedentes de Irán y Turquía, regiones próximas al centro de origen y diversificación del cereal. S. virginiae y P. ottowii se obtuvieron de la variedad iraní Iran 1-29-11334, mientras que P. inefficax fue aislada de la variedad turca Karakilcik.
Los investigadores evaluaron inicialmente 30 aislamientos mediante pruebas bioquímicas. La selección consideró su capacidad para inhibir al hongo, producir ácido indolacético —una sustancia relacionada con el crecimiento vegetal— y solubilizar fósforo. Las tres cepas elegidas mostraron actividad antagonista contra B. sorokiniana, aunque P. inefficax presentó el mejor desempeño en varios de los parámetros analizados.
La recuperación de microorganismos asociados con variedades tradicionales refuerza el valor de conservar la diversidad biológica vinculada a los cultivos. Esta relación también aparece en investigaciones sobre la selección de microbios beneficiosos por parte de las plantas, un proceso condicionado por el genotipo, las raíces y el ambiente del suelo.
Las semillas recibieron el tratamiento antes de la siembra
El experimento utilizó trigo de la variedad BRS Guamirim, susceptible a B. sorokiniana. Las semillas fueron sumergidas durante una hora en suspensiones de cada bacteria antes de sembrarse en macetas con suelo. Siete días después de la siembra, las plantas de los tratamientos correspondientes fueron expuestas a una suspensión de esporas del patógeno.
Quince días después de la siembra se aplicó una dosis adicional de las bacterias en la base de los tallos. El ensayo comprendió nueve tratamientos, seis repeticiones por tratamiento y un total de 54 macetas. Al finalizar el experimento, en el día 35, el equipo evaluó la gravedad de la enfermedad, la altura, la biomasa, el contenido relativo de clorofila y el desarrollo radicular.
Las tres cepas disminuyeron la expresión de los síntomas y promovieron el crecimiento de las raíces. La inoculación con P. inefficax produjo un incremento significativo de la masa seca radicular, mientras que todos los tratamientos bacterianos favorecieron la altura de las plantas frente a determinados controles.
Un escudo formado por el microbioma de la raíz
Los análisis de ADN mostraron que la inoculación modificó la composición y el potencial funcional del microbioma de la rizosfera, la estrecha franja de suelo influida por las raíces. Los autores interpretan que las bacterias introducidas no actuaron únicamente mediante un ataque directo contra el hongo, sino que condujeron a la comunidad microbiana hacia una configuración más resistente a la enfermedad.
La cantidad del patógeno detectada en el suelo no presentó una relación significativa con la gravedad de los síntomas. Algunas plantas inoculadas conservaron niveles elevados del gen empleado para cuantificar al hongo, pero sufrieron menos daño. El resultado indica que la presencia de B. sorokiniana no determina por sí sola el desarrollo de la enfermedad: también importa la respuesta conjunta del microbioma.
Este funcionamiento coincide con el concepto del microbioma del suelo como escudo natural de los cultivos. Las comunidades microbianas pueden competir por recursos, ocupar nichos ecológicos y generar sustancias capaces de limitar la actividad de organismos perjudiciales.
Los análisis revelaron cambios funcionales en la rizosfera
El equipo combinó técnicas metataxonómicas y metagenómicas para estudiar tanto la identidad de los microorganismos como los genes presentes en las comunidades. Las inoculaciones enriquecieron funciones vinculadas con la tolerancia al estrés, el metabolismo de nutrientes, la promoción del crecimiento y la producción de metabolitos secundarios.
Entre las familias bacterianas asociadas con las variaciones en la gravedad de la enfermedad aparecieron Chitinophagaceae, Haliangiaceae, Myxococcaceae, Xanthobacteraceae y Burkholderiaceae. El análisis también identificó agrupaciones de genes relacionadas con la síntesis de compuestos que podrían intervenir en la competencia microbiana y la protección de las plantas.
Los resultados amplían el conocimiento sobre la red de microorganismos que sostiene a los cultivos. Sin embargo, la respuesta obtenida con una cepa puede cambiar según el suelo, la variedad vegetal, las condiciones ambientales y la comunidad microbiana residente.
Potencial para desarrollar inoculantes agrícolas
Las bacterias estudiadas forman parte de la cartera de activos de Embrapa y podrían ser licenciadas a empresas interesadas en desarrollar productos biológicos. Antes de su utilización comercial será necesario determinar su estabilidad, formulación, dosis y eficacia en ensayos de campo realizados bajo diferentes condiciones productivas.
Los científicos buscan ahora identificar los metabolitos vegetales que permiten el establecimiento de estas bacterias y precisar las rutas metabólicas activadas durante la interacción. Esa información ayudaría a diseñar inoculantes que no dependan únicamente de la acción de una cepa, sino también de su capacidad para integrarse en el microbioma local.
El trabajo se suma a otras investigaciones sobre la forma en que las raíces atraen bacterias beneficiosas. El desafío consiste en trasladar esas interacciones observadas en condiciones controladas a sistemas agrícolas donde intervienen variaciones de clima, manejo, fertilización, humedad y presión de enfermedades.
Fuentes referenciales:
Phys.org
npj Biofilms and Microbiomes
Embrapa
Agência FAPESP
