La sequía reduce el rendimiento de la soja, ya que las plantas responden a condiciones estresantes. Pero así como los probióticos favorecen la salud intestinal, ayudando a las personas a afrontar mejor el estrés, los microbios del suelo tienen el potencial de mejorar la capacidad de la soja para afrontarlo.
La sequía podría convertirse en un problema más frecuente debido a los cambios en los patrones climáticos. El sureste de Estados Unidos recibe suficiente lluvia anualmente para cultivar soja, pero no siempre cae en la época adecuada del año. Los agricultores necesitan estrategias para abordar este problema, afirma Yucheng Feng, profesora de microbiología del suelo en la Universidad de Auburn. Señala que desarrollar variedades tolerantes a la sequía es un proceso lento que lleva muchos años. El riego es costoso y el agua es un recurso limitado.
Un investigador ha identificado bacterias del suelo que pueden ayudar a mejorar la tolerancia a la sequía en la soja. Gracias a la financiación del programa de Control de Soja para Productores de Soja de Alabama, Yucheng Feng lidera la investigación sobre su potencial, en colaboración con Álvaro Sanz-Sáez, profesor asociado de fisiología vegetal en la Universidad de Auburn, y Yi Wang, profesor asociado de ingeniería biológica y agrícola en la Universidad de California, Davis.
«Nuestro objetivo es desarrollar un inóculo bacteriano que ayude a la soja a tolerar la sequía. Será apto para todas las variedades. Su desarrollo será más rápido que el fitomejoramiento y su uso será más económico que el riego», explica.
En condiciones de sequía, la soja produce más etileno, una hormona también conocida como hormona de la maduración del fruto. Esta hormona acelera el desarrollo de la soja y la acerca al final de su ciclo de vida. El exceso de etileno provoca el oscurecimiento de las hojas, la muerte de las flores, el marchitamiento de las vainas y otros síntomas relacionados con la sequía.
Yucheng Feng explica que uno de los químicos que la soja utiliza para producir etileno es el 1-aminociclopropano-1-carboxilato (ACC). Los rizobios, las bacterias del suelo que la soja necesita para fijar el nitrógeno, también utilizan ACC: «Los microbios del suelo, como los rizobios, utilizan la enzima ACC desaminasa para descomponer el ACC como fuente de carbono. Las diferentes cepas de rizobios tienen distintos niveles de actividad de la ACC desaminasa, por lo que difieren en la cantidad de ACC que pueden metabolizar».
Los agricultores ya pueden cultivar soja inoculada con cepas de rizobios para estimular el desarrollo de nódulos radiculares fijadores de nitrógeno. Los científicos sugieren que la selección de rizobios con alta actividad de la ACC desaminasa puede reducir la disponibilidad de ACC, previniendo o limitando la producción excesiva de etileno en la soja, incluso en condiciones de sequía. Esto podría aumentar la tolerancia a la sequía.
«Podríamos crear inóculos que contengan rizobios que reduzcan la disponibilidad de ACC y promuevan la fijación de nitrógeno. Esto podría incentivar que la soja continúe creciendo bajo estrés en lugar de estancarse», afirma Yucheng Feng.
El equipo de Feng, que incluía a una de sus estudiantes de posgrado, Kasun Tilina Wanninayaka, comenzó a buscar rizobios para confirmar esta hipótesis mediante análisis de laboratorio. Aislaron rizobios de nódulos radiculares de soja que crecían en tres campos diferentes. Cada nódulo radicular contiene varias especies de rizobios. Tras obtener 49 aislados de rizobios, los científicos analizaron cada uno para determinar la actividad de la ACC desaminasa. Posteriormente, seleccionaron seis cepas con actividad de la ACC desaminasa muy alta o muy baja para inocular soja cultivada en arena estéril en cámaras de crecimiento, con el fin de comprobar si estas cepas renodulaban. Las cepas de prueba se utilizaron primero para tratar las semillas y, una semana después, para tratar las raíces de plantas jóvenes.
«Monitoreamos la formación de nódulos en la soja y comparamos el crecimiento de los brotes y las raíces. Observamos diferencias en cómo estos rizobios afectaron la masa de los nódulos», afirma Vanninayaka.
Los científicos también simularon la pérdida progresiva de agua en las macetas para simular el estrés por sequía en un invernadero. Durante dos semanas, la pérdida de agua del suelo se controló al 5 % de su capacidad diaria. Posteriormente, durante otras dos semanas, el nivel de agua en las macetas se mantuvo al 30 % de su capacidad hasta la conclusión del experimento.
«Las cepas de Rhizobia con mayor actividad de desaminasa ACC exhibieron mayor biomasa radicular, mayores proporciones raíz-brote y mayor acumulación del osmoprotector, un compuesto para el manejo del estrés, prolina en condiciones de sequía», informa Vanninayaka.
Estos resultados abren la posibilidad de desarrollar inóculos que mejoren la tolerancia a la sequía. Feng planea repetir los ensayos de invernadero para confirmar los hallazgos. Posteriormente, su equipo realizará ensayos de campo utilizando estas cepas de rizobios como inóculos.
Los inoculantes son una forma práctica de favorecer la salud de las plantas, incluyendo la tolerancia al estrés. Sin embargo, a medida que se desarrollan, nos damos cuenta de que estudiar los microbios del suelo es un desafío. Tienen un potencial enorme, pero aún hay mucho que desconocemos, concluyó Feng.
Fuente: SRIN. Autora: Laura Temple.
