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Los microbios ayudan a desbloquear el fósforo para el crecimiento de las plantas

Los microbios ayudan a desbloquear el fósforo para el crecimiento de las plantas
Los álamos como estos a lo largo del río Snoqualmie pueden prosperar en las riberas rocosas, a pesar de la baja disponibilidad de nutrientes como el fósforo en su hábitat natural. Los microbios ayudan a estos árboles a capturar y utilizar los nutrientes que necesitan para crecer. Crédito: Sharon Doty / Universidad de Washington

El fósforo es un nutriente necesario para que las plantas crezcan. Pero cuando se aplica a las plantas como parte de un fertilizante químico, el fósforo puede reaccionar fuertemente con los minerales del suelo, formando complejos con hierro, aluminio y calcio. 


por Michelle Ma, Universidad de Washington


Esto bloquea el fósforo, lo que evita que las plantas puedan acceder a este nutriente crucial.

Para superar esto, los agricultores a menudo aplican un exceso de fertilizantes químicos a los cultivos agrícolas, lo que conduce a la acumulación de fósforo en los suelos. La aplicación de estos fertilizantes, que contienen sustancias químicas además del fósforo, también conduce a escorrentías agrícolas dañinas que pueden contaminar los ecosistemas acuáticos cercanos.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Washington y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico ha demostrado que los microbios extraídos de árboles que crecen junto a arroyos prístinos alimentados por montañas en el oeste de Washington podrían hacer que el fósforo atrapado en los suelos sea más accesible para los cultivos agrícolas . Los hallazgos fueron publicados en octubre en la revista Frontiers in Plant Science .

Los endófitos, que son bacterias u hongos que viven dentro de una planta durante al menos parte de su ciclo de vida, pueden considerarse «probióticos» para las plantas, dijo la autora principal Sharon Doty, profesora de la Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales de la Universidad de Washington. El laboratorio de Doty ha demostrado en estudios anteriores que los microbios pueden ayudar a las plantas a sobrevivir e incluso prosperar en ambientes pobres en nutrientes y ayudar a limpiar los contaminantes.

En este nuevo estudio, Doty y sus colaboradores encontraron que los microbios endofíticos aislados de plantas silvestres ayudaron a liberar fósforo valioso del medio ambiente, rompiendo los complejos químicos que habían hecho que el fósforo no estuviera disponible para las plantas.

«Estamos aprovechando una asociación natural entre plantas y microbios», dijo Doty. «Esta puede ser una herramienta para promover la agricultura porque proporciona este nutriente esencial sin dañar el medio ambiente».

Los microbios ayudan a desbloquear el fósforo para el crecimiento de las plantas
A medida que una cepa endofítica disuelve el fosfato tricálcico, se produce un halo transparente alrededor de los círculos de fosfato blanco lechoso, como se ve en esta imagen del proceso que ocurre en un medio de agar. Crédito: Sharon Doty / Universidad de Washington

El científico investigador de Doty, Andrew Sher, y el investigador universitario de la Universidad de Washington, Jackson Hall, demostraron en experimentos de laboratorio que los microbios podían disolver los complejos de fosfato. Las plantas de álamo inoculadas con la bacteria en el laboratorio de Doty fueron enviadas al colaborador Tamas Varga, un científico de materiales en el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico en Richland, Washington. Allí, los investigadores utilizaron tecnologías de imágenes avanzadas en su laboratorio y en otros laboratorios nacionales del Departamento de Energía de los EE. UU. Para proporcionar una evidencia clara de que el fósforo disponible por los microbios se incorporó a las raíces de la planta.

Las imágenes también revelaron que el fósforo se une en complejos minerales dentro de la planta. Los endófitos, que viven dentro de las plantas, están en una posición única para volver a disolver esos complejos, manteniendo potencialmente el suministro de este nutriente esencial.

Si bien el trabajo anterior en el laboratorio de Doty demostró que los endófitos pueden suministrar nitrógeno, obtenido del aire, a las plantas, anteriormente no estaba disponible tal evidencia directa de plantas que usan fósforo disuelto por endófitos.

Las bacterias utilizadas en estos experimentos provienen de álamos silvestres que crecen a lo largo del río Snoqualmie en el oeste de Washington. En este entorno natural, los álamos pueden prosperar en las riberas rocosas de los ríos, a pesar de la baja disponibilidad de nutrientes como el fósforo en su hábitat natural. Los microbios ayudan a estos árboles a capturar y utilizar los nutrientes que necesitan para crecer.

Estos hallazgos se pueden aplicar a los cultivos agrícolas, que a menudo se sientan, sin usar, en una abundancia de fósforo «heredado» que se ha acumulado en el suelo, sin usar, a partir de años de aplicaciones de fertilizantes. Los microbios se pueden aplicar en el suelo entre las plantas de cultivo jóvenes o como una capa sobre las semillas, lo que ayuda a desbloquear el fósforo que se mantiene cautivo y lo hace disponible para que las plantas crezcan. Reducir el uso de fertilizantes y emplear endófitos, como los estudiados por Doty y Varga, abre la puerta a una producción de alimentos más sostenible.

«Esto es algo que se puede ampliar y utilizar fácilmente en la agricultura», dijo Doty.

UW ya ha otorgado la licencia de las cepas endófitas utilizadas en este estudio a Intrinsyx Bio, una empresa con sede en California que trabaja para comercializar una colección de microbios endófitos . La evidencia directa proporcionada por la investigación de Doty y Varga sobre la absorción de fósforo promovida por endófitos es «un cambio de juego para nuestra investigación sobre cultivos», dijo John Freeman, director científico de Intrinsyx Bio.


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