Investigadores estudian la relación entre plantas y bacterias para elevar la productividad de estos cultivos y reducir la dependencia de fertilizantes sintéticos
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Eduardo Schmitz
Investigadores vinculados a la Universidad de Cambridge analizan los mecanismos que permiten a las legumbres obtener nitrógeno mediante su asociación con bacterias del suelo. El objetivo es mejorar la productividad de cultivos como la soja y el caupí y, a más largo plazo, aprovechar parte de este proceso biológico en cereales que dependen en mayor medida de la fertilización nitrogenada.
El trabajo se desarrolla dentro del proyecto Enabling Nutrient Symbioses in Agriculture (ENSA), dedicado a estudiar las relaciones beneficiosas entre plantas y microorganismos. La investigación examina cómo las leguminosas reconocen a las bacterias útiles, forman nódulos en sus raíces y mantienen al mismo tiempo sus defensas frente a microbios capaces de causar enfermedades.
Los nódulos convierten el nitrógeno en alimento para la planta
Las legumbres son las semillas secas comestibles de plantas leguminosas e incluyen lentejas, garbanzos, frijoles y caupí. Además de aportar proteínas, carbohidratos, fibra, vitaminas y minerales a la alimentación humana y animal, estos cultivos poseen una ventaja agronómica: pueden satisfacer una parte importante de sus necesidades de nitrógeno sin depender exclusivamente de fertilizantes externos.
El proceso ocurre en estructuras especializadas de las raíces conocidas como nódulos. Dentro de ellas, bacterias denominadas rizobios transforman el nitrógeno atmosférico en compuestos que la planta puede utilizar. A cambio, el cultivo entrega a los microorganismos carbono producido mediante la fotosíntesis.
Esta relación constituye la base de la simbiosis entre leguminosas y bacterias fijadoras de nitrógeno. Sin embargo, su eficacia no es uniforme: depende de la especie vegetal, la cepa microbiana, las propiedades del suelo y las condiciones ambientales.
Una fijación más eficiente podría aumentar la productividad
De acuerdo con la información divulgada por el investigador Sebastian Schornack, una leguminosa con alto desempeño puede fijar hasta 300 kilogramos de nitrógeno por hectárea. Esa capacidad explica por qué estos cultivos suelen necesitar menos fertilizante nitrogenado que los cereales y pueden desempeñar una función estratégica dentro de las rotaciones agrícolas.
El equipo estudia cómo surgieron evolutivamente los nódulos fijadores de nitrógeno y qué factores limitan su funcionamiento. Comprender esos controles permitiría seleccionar o desarrollar plantas capaces de relacionarse con mayor eficiencia con los rizobios, producir más biomasa y posiblemente aumentar la concentración de proteína en las semillas.
La búsqueda no consiste únicamente en identificar bacterias que funcionen bien en condiciones controladas. La competencia entre diferentes cepas presentes en el suelo puede reducir el beneficio que recibe el cultivo, incluso cuando alguna de ellas demuestra una elevada capacidad fijadora en el laboratorio.
La defensa vegetal también condiciona la simbiosis
Las raíces están expuestas simultáneamente a microorganismos beneficiosos y patógenos. Por esa razón, las plantas necesitan reconocer a los rizobios compatibles sin debilitar las barreras que impiden la entrada de bacterias y hongos perjudiciales.
Los investigadores identificaron posibles factores que restringen la fijación de nitrógeno en Medicago truncatula, una leguminosa utilizada como modelo experimental. El siguiente paso es determinar si los mecanismos observados también aparecen en cultivos de importancia productiva, especialmente la soja y el caupí.
Esta línea de trabajo puede contribuir al desarrollo de mejores inoculantes. La experiencia con la aplicación de bacterias fijadoras de nitrógeno en legumbres indica que la respuesta depende tanto de la cepa seleccionada como del método de aplicación y el ambiente donde se establece el cultivo.
Legumbres para diversificar rotaciones y recuperar suelos
Una fijación biológica más eficiente tendría implicaciones más allá del rendimiento de la propia legumbre. Al incorporar estos cultivos en rotación, parte del nitrógeno contenido en sus residuos puede integrarse al ciclo de nutrientes y beneficiar al sistema productivo posterior, siempre que la fertilización y la descomposición de la biomasa se gestionen adecuadamente.
El empleo de leguminosas como cultivos de cobertura también puede aumentar la disponibilidad de nitrógeno, proteger el terreno y complementar las rotaciones con maíz y otros cereales. Su aporte efectivo varía según las especies utilizadas, la producción de biomasa y el momento en que los residuos liberan los nutrientes.
El interés es especialmente relevante para pequeños agricultores que trabajan con suelos degradados o tienen acceso limitado a fertilizantes sintéticos. Legumbres más productivas podrían ofrecer alimentos ricos en proteínas, forraje, ingresos comerciales y una herramienta biológica para sostener la fertilidad del terreno.
Trasladar la fijación de nitrógeno a cereales sigue siendo un reto
Una de las metas de largo plazo es conseguir que cultivos no leguminosos, como arroz, cebada, trigo o maíz, establezcan asociaciones comparables con microorganismos fijadores. Alcanzar esa capacidad podría disminuir la demanda de fertilizantes nitrogenados, pero requiere reproducir una interacción compleja que las leguminosas desarrollaron durante millones de años.
La formación del nódulo, el reconocimiento de las bacterias, el intercambio de nutrientes y la regulación de las defensas vegetales funcionan como partes de un mismo sistema. Por ello, conocer un componente aislado no basta para transferir la característica de manera eficaz y segura a otro cultivo.
Los resultados obtenidos en plantas modelo deberán confirmarse en especies agrícolas y bajo condiciones de campo. La productividad final dependerá de que las variedades mejoradas conserven su resistencia a enfermedades, mantengan una asociación estable con los microorganismos y respondan adecuadamente a distintos suelos y climas.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Sainsbury Laboratory de la Universidad de Cambridge
