Un estudio publicado en The ISME Journal identificó 522 genomas de arqueas y bacterias asociadas con las raíces y el suelo de dos especies de plantas nativas de la ecorregión de sabana montana brasileña conocida como campos rupestres («prados rocosos»).
por André Julião, FAPESP
Se identificaron cientos de microorganismos hasta ahora desconocidos para la ciencia, lo que demuestra que la ecorregión es un punto crítico de biodiversidad y que aún quedan muchos organismos nuevos por describir y clasificar en Brasil.
El descubrimiento podría ser potencialmente una base para el desarrollo de sustitutos biológicos de los fertilizantes químicos utilizados por los agricultores, especialmente los que contienen fósforo.
«El fósforo normalmente está presente en el suelo, pero no siempre en una forma que las plantas puedan utilizar. La mayoría de los microorganismos que encontramos hacen que el fósforo sea soluble para que las plantas puedan absorberlo», dijo Antônio Camargo, primer autor del artículo.
El estudio se realizó bajo los auspicios del Centro de Investigación de Genómica para el Cambio Climático (GCCRC) en asociación con la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (EMBRAPA) en la UNICAMP.
Una de las plantas, Vellozia epidendroides, vive en suelo poco profundo, mientras que otra, Barbacenia macranta, se encontró creciendo en roca expuesta. Ambos pertenecen a la familia Velloziacea. Los especímenes fueron recolectados en un área privada adyacente al Parque Nacional Serra do Cipó en el estado de Minas Gerais.
Una comparación de microorganismos asociados con plantas que crecen en el suelo y en las rocas mostró que comprendían diferentes comunidades pero compartían muchas especies. Varios microorganismos estaban altamente especializados en el transporte de fósforo y la conversión a la forma soluble del mineral, que las plantas pueden absorber.
«Las comunidades microbianas también juegan un papel importante en el suministro de nitrógeno, otro nutriente esencial para las plantas», dijo Camargo, actualmente investigador en el Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de EE. UU., donde se secuenciaron los genomas.
Soluciones novedosas
«La investigación anterior se centró en los mecanismos de las plantas para adaptarse a las duras condiciones de esta sabana montañosa y, a menudo, ignoró los microorganismos. Nuestro estudio muestra que los microorganismos pueden desempeñar un papel clave en la adaptación de las plantas a las condiciones extremas de este entorno. En particular, proporcionan la necesidad de fósforo para impulsar el crecimiento de las plantas ”, dijo Rafael Soares Correa de Souza, uno de los autores correspondientes del artículo.
Los investigadores esperan que sus descubrimientos contribuyan a la creación de productos que reemplacen los fertilizantes químicos a base de fósforo, uno de los nutrientes de cultivos más utilizados por los agricultores brasileños. Más de la mitad del fertilizante fosfatado utilizado en Brasil es importado, principalmente de Marruecos pero también de Rusia, Egipto, China y Estados Unidos.
Además de la dependencia de las importaciones, el fertilizante fosfatado contamina los cuerpos de agua , y su producción es fuente de emisiones de gases de efecto invernadero, estimadas en 1 kg por cada kg de fertilizante producido. Además, el fósforo es un recurso natural no renovable y, por lo tanto, finito.
Los fertilizantes biológicos ya están en uso en Brasil. En el caso de la soja, es la principal fuente de nitrógeno en el 80% de la superficie sembrada. Un estudio anterior del GCCRC estimó que el uso de inoculantes biológicos en lugar de fertilizantes nitrogenados podría ahorrar USD 10 000 millones al año.
«El estudio también subraya la necesidad de conservación de los ecosistemas de Brasil, que pueden proporcionar muchas otras soluciones basadas en la naturaleza como esta», dijo Souza, cofundador de la empresa emergente de biotecnología Symbionics, que desarrolla productos biológicos de próxima generación.
Como se señaló, los campos rupestres son puntos críticos de biodiversidad con muchas especies exclusivas. Forman mosaicos que suman unos 26.500 kilómetros cuadrados dispersos por todo Brasil en biomas como el Cerrado (sabana), Caatinga (áreas semiáridas en el noreste) y la Selva Atlántica. Las principales amenazas para estos ecosistemas son la minería y la ganadería.
Los investigadores ahora están realizando estudios para probar los beneficios de algunos de los microorganismos que se encuentran en las tierras de cultivo. Se están realizando experimentos en el GCCRC de Campinas.
Más información: Antonio P. Camargo et al, Los microbiomas vegetales albergan potencial para promover la renovación de nutrientes en sustratos empobrecidos de un punto crítico de biodiversidad brasileño, The ISME Journal (2022). DOI: 10.1038/s41396-022-01345-1
