Un estudio en Reino Unido comprobó que la combinación correcta de bacterias, suelo y plantas puede favorecer el crecimiento y orientar el desarrollo de biofertilizantes más eficaces
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Karem Díaz S.
Investigadores de la Universidad de Warwick, en Reino Unido, y la Universidad Justus Liebig de Giessen, en Alemania, comprobaron que la eficiencia con la que determinadas bacterias fijan nitrógeno influye tanto en el crecimiento de las leguminosas como en la composición de los microorganismos que viven dentro y alrededor de sus raíces.
El trabajo, publicado el 3 de julio de 2023 en la revista científica Microbiome, aporta información para seleccionar combinaciones de plantas, rizobios y tipos de suelo que permitan mejorar la nutrición de los cultivos. Los resultados podrían contribuir al diseño de biofertilizantes adaptados a condiciones agrícolas específicas y reducir parcialmente la dependencia de fertilizantes nitrogenados.
La eficiencia de los rizobios cambia la respuesta de la planta
Las leguminosas, entre ellas la soja, los frijoles y los guisantes, forman asociaciones simbióticas con bacterias conocidas como rizobios. Estos microorganismos se instalan en nódulos de las raíces, captan nitrógeno de la atmósfera y lo convierten en una forma aprovechable por la planta. A cambio, reciben compuestos de carbono producidos mediante la fotosíntesis.
La relación, sin embargo, no ofrece siempre el mismo resultado. Su efectividad depende de la cepa bacteriana, la capacidad de fijación de nitrógeno, la fertilidad del terreno y las demás comunidades microbianas presentes. Esta variabilidad explica por qué los inoculantes pueden producir buenos resultados en unas parcelas y desempeñarse de manera limitada en otras.
El equipo trabajó con Medicago truncatula, una leguminosa modelo emparentada con cultivos como guisantes y frijoles. Las plantas fueron inoculadas con tres cepas de Sinorhizobium que presentaban distintos niveles de eficiencia para fijar nitrógeno y posteriormente se cultivaron en tres suelos representativos de aproximadamente el 70 % de los terrenos agrícolas británicos.
Esta línea de investigación complementa otros estudios sobre el papel de los microorganismos en la fertilidad y la salud del suelo, cuya actividad interviene en el reciclaje de nutrientes, la formación de agregados y las respuestas de los cultivos ante diferentes tipos de estrés.
Mayor biomasa y absorción de nutrientes
Los científicos midieron el peso seco, el desarrollo de los brotes y la concentración de minerales en las plantas. También analizaron las comunidades bacterianas y fúngicas del suelo, la rizosfera —la zona directamente influida por las raíces— y la endosfera, correspondiente a los tejidos internos de la raíz.
Las cepas de alta eficiencia WSM419 y WSM1022 produjeron incrementos significativos en el peso seco y el tamaño de los brotes frente a las plantas que no recibieron rizobios. En dos de los suelos estudiados, esta respuesta estuvo acompañada por una mayor acumulación de nutrientes como nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y carbono.
Los resultados mostraron además que la disponibilidad inicial de nutrientes no basta para anticipar cuánto absorberá la planta. Elementos como zinc y molibdeno, junto con las características del microbioma, también estuvieron relacionados con las diferencias observadas. El molibdeno posee especial relevancia porque participa en el funcionamiento del complejo enzimático que permite fijar el nitrógeno.
La investigación sobre bacterias del suelo capaces de fortalecer cultivos sometidos a salinidad también refleja que el desempeño de estos microorganismos depende del cultivo, el ambiente y las interacciones establecidas en la raíz.
La simbiosis reorganiza el microbioma de la raíz
El tipo de suelo fue el factor dominante en la configuración de las comunidades microbianas generales. Explicó el 60,4 % de la variación detectada entre las comunidades bacterianas del suelo y el 78,7 % de la correspondiente a los hongos.
En la rizosfera, el tipo de suelo explicó el 47,6 % de la variación bacteriana, mientras que la inoculación con rizobios representó el 7,9 %. El efecto de las cepas fue más pronunciado dentro de la raíz: la eficiencia de la fijación de nitrógeno modificó la comunidad bacteriana de la endosfera y favoreció la acumulación de integrantes del filo Actinobacteria.
Los investigadores también observaron que la planta participa activamente en la regulación de esa comunidad. En determinadas combinaciones de suelo y cepas poco eficientes, los nódulos entraron en senescencia, una respuesta compatible con la capacidad vegetal de limitar la inversión de recursos en asociaciones que aportan poco nitrógeno.
Biofertilizantes adaptados al suelo y al cultivo
El estudio no demuestra que los fertilizantes químicos puedan sustituirse inmediatamente en todos los sistemas productivos. Sus autores plantean que los hallazgos abren la posibilidad de elegir socios microbianos ajustados a la especie vegetal, la composición del suelo y el microbioma local.
Este aspecto resulta decisivo para trasladar los inoculantes desde condiciones controladas hasta las explotaciones agrícolas. Investigaciones anteriores han mostrado que algunas cepas beneficiosas pueden perder eficacia cuando compiten con los rizobios que ya habitan naturalmente en el suelo.
Los biofertilizantes basados en bacterias fijadoras de nitrógeno cuentan con antecedentes productivos importantes. Un análisis sobre su utilización durante décadas en la soja brasileña destacó el potencial de estos microorganismos como alternativa al nitrógeno sintético, aunque su rendimiento continúa condicionado por el manejo y las características ambientales.
El equipo de Warwick anunció pruebas en otras especies vegetales para evaluar crecimiento y resistencia al estrés. El objetivo posterior es trabajar con empresas agrícolas en el desarrollo de biofertilizantes para leguminosas, empleando comunidades microbianas seleccionadas de acuerdo con las condiciones donde serán aplicadas.
Fuentes referenciales:
Phys.org y Universidad de Warwick
Estudio publicado en Microbiome
