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Agricultura

¿Los microorganismos llegaron a la agricultura para quedarse? ¿O siempre estuvieron ahí?

Autores: Mila Santos, Fernando Diánez

Actualmente, el consumidor de productos hortofrutícolas tiene una preocupación cada vez mayor por el origen y la forma en que han sido obtenidas las frutas y hortalizas que componen su cesta de la compra.

La producción responsable es positivamente valorada por el público, que busca productos de calidad, cada vez más sostenibles (esto implica con el mínimo residuo posible, es decir, dentro de los límites regulados por normativa ) y que además cuenten con unas cualidades organolépticas excepcionales y duraderas.

Los organismos de control biológico surgen como complemento a los productos fitosanitarios tradicionales (de origen sintético) en el manejo de las enfermedades fúngicas en campo, con la ventaja de que al ayudar a reducir el impacto ambiental, tienen mayor aceptación por la población en general.

Además, la aplicación de microorganismos en agricultura, favorece la captación de nutrientes por las plantas, y por consiguiente, optimiza la fertilización permitiendo incrementar el rendimiento de las cosechas y la calidad de los cultivos sin suponer mayor coste o trabajo para el agricultor. Parece que los microorganismos han llegado a la agricultura para quedarse, pero la realidad es que han estado siempre presentes y son un componente esencial tanto para la sanidad de las plantas como para el rendimiento y calidad de los cultivos.

Los microorganismos han llegado a la agricultura para quedarse

Parece que los microorganismos han llegado a la agricultura para quedarse, pero la realidad es que han estado siempre presentes y son un componente esencial tanto para la sanidad de las plantas como para el rendimiento y calidad de los cultivos.

Los microorganismos, son la base para el intercambio de nutrientes entre la planta y el suelo, sobre todo, cuando mucho de los elementos indispensables para la planta está en forma insoluble; son descomponedores de la materia orgánica y mejoran la calidad del suelo pudiendo disminuir la cantidad de sustancias tóxicas ; generan una barrera física en la rizosfera, así como en la filosfera, que proporciona protección frente a plagas y enfermedades, además de otras funciones que de forma directa o indirecta mejoran el desarrollo de las plantas tanto en ambientes favorables como en condiciones de estrés abiótico, tales como la salinidad o la sequía.

El uso de fitosanitarios de forma no regulada y/o excesiva disminuye o anula la tasa de microorganismos, disminuyendo tanto su actividad bioestimulante como bioprotectora.

Los microorganismos en la rizosfera pueden tener un efecto positivo, negativo o neutral para las plantas. Las bacterias que tienen un efecto positivo se les denomina PGPB, es decir, bacterias promotoras del crecimiento vegetal (Plant GrowthPromoting Bacteria).

Aquellas PGPB que colonizan activamente la raíz se denominan rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR). Si nos centramos en las funciones de las PGPR se clasifican en bioestimulantes, estimulando el crecimiento de las plantas; biofertilizantes, las cuales ayudan a las plantas a adquirir nutrientes; biofungicidas y bioinsecticidas, controladoras de plagas o enfermedades y rizoremediadores, utilizados para amortiguar los efectos negativos de las sustancias tóxicas, tales como metales pesados en el suelo, mejorando la calidad de los mismos.

Desde el punto de vista legislativo, quedan bien diferenciados el papel o función de un bioestimulante y de un biofungicida o bioinsecticida. Pero desde el punto de vista científico, los mecanismos que intervienen en ambos procesos están, en muchas ocasiones, interrelacionados.

Si nos centramos en el caso de las bacterias, éstas poseen múltiples mecanismos de acción. Entre ellos, la competición por espacio y nutrientes, la producción de metabolitos de diferente composición química, que en muchos casos a su vez tiene diferentes funciones. Así, por ejemplo, los sideróforos son moléculas que actúan como agentes quelatantes de hierro, pero a su vez actúan como antibióticos frente a sus competidores ya que son productoras de enzimas como la quitinasa, con capacidad de romper la pared de hifas, esclerocios, clamidosporas y conidios de muchos hongos fitopatógenos. Además, entre sus múltiples funciones son capaces de generar resistencia inducida a enfermedades producidas por diferentes fitopatógenos.

Las bacterias más habituales en el mundo agrícola, a detalle

Diferentes géneros de bacterias son conocidos en el mundo de la agricultura como son el género Bacillus o Pseudomonas, aunque la realidad es que hay una larga lista de géneros y especies cuyo uso puede aportar múltiples beneficios.

En ambos géneros se incluyen especies con una fuerte capacidad bioestimulante, biobactericida y biofungicida, además de su potencial nematicida y entomopatógeno, como, por ejemplo, B. thuringiensis.

Dentro del género Bacillus, Bacillus amyloliquefaciens es una especie formadora de endospora con una elevada capacidad de colonizar la raíz de numerosos cultivos. En general, esta especie tiene como atractivo más importante la alta capacidad de producir metabolitos antagonistas de bacterias, hongos y nematodos (tanto huevos, juveniles y formación de agallas) que viven en la rizosfera de la planta.

En muchos casos, la producción de esos metabolitos es activada en presencia de los patógenos, como es el caso de la producción del antibiótico Bacillomycin D., cuando está presente Rhizoctonia solani o producción de lipopéptidos antifúngicos como surfactinas, iturinas o fengicinas en presencia de Fusarium oxysporum y Botrytis cinerea. B. amyloliquefaciens que por ejemplo es comercializada como biofungicida (Serifel® de BASF) especialmente útil y eficaz contra enfermedades aéreas como Botrytis cinerea y Sclerotinia sclerotiorum en cultivos hortícolas. Esta cepa se caracteriza entre otros mecanismos, en la producción de péptidos antimicrobianos con alta capacidad biofungicida.

Su mecanismo de acción consiste en insertarse en la membrana plasmática del hongo, formando un poro y desestabilizando la célula. Además, este tipo de péptidos pueden afectar a otros procesos importante de la célula como es la síntesis de ADN. Este tipo de péptidos no generan resistencias ya que afectan a dianas imprescindibles para la célula, y para las cuales no hay rutas alternativas, base de la aparición de la resistencia a los fitosanitarios por parte de los fitopatógenos.

Al igual que en otras PGPR, los metabolitos producidos por Bacillus amyloliquefaciens tienen la habilidad de desencadenar una respuesta “inmune” en la planta, generando resistencia inducida en la planta frente a diversos fitopatógenos, incluido virus.

Esta respuesta inmune es desconocida en un principio dado que no es una vacuna, es decir, no es dirigida a un patógeno en concreto, por lo que siempre que se desarrolla un microorganismo es necesario el estudio de tanto los mecanismos de acción como contra quién es capaz de generar resistencia. La respuesta inmune da lugar a la resistencia de la planta a través de las vías de señalización del ácido salicílico, ácido jasmónico y/o etileno.

Uno de los problemas con los que se enfrenta el microorganismo incorporado y, por consiguiente, el éxito del establecimiento son los niveles de estrés salino presente en el suelo o el agua de riego. La salinidad del suelo, así como la utilización de agua para riego con un alto de contenido en sales da lugar a una reducción del crecimiento de las plantas y del rendimiento de los cultivos. Asimismo, la presencia de las sales afecta la asimilación de nutrientes por las plantas y la actividad microbiana del suelo. Además, incrementa la gravedad ocasionada por fitopatógenos, influye en la actividad y multiplicación de los microrganismos y, en la interacción entre ambos.

De Bacillus amyloliquefaciens también se conoce su capacidad bioestimulante en condiciones de estrés salino o hídrico a través de mecanismos de defensa antioxidantes o su habilidad de producción de hormonas tales como el ácido indol acético y, por tanto, podemos considerar a esta especie como una alternativa “eco-friendly” a fertilizantes y fitosanitarios.

La actividad biocontroladora de B. amyloliquefaciens también puede atribuirse a mecanismos indirectos, ya que puede vivir libremente en el suelo y también, puede comportarse como un endofito de las raíces de las plantas.

Los mecanismos asociados con la actividad de biocontrol de B. amyloliquefaciens contra los patógenos de las plantas incluyen la formación de biopelículas, la promoción del crecimiento de las plantas, la competencia por los nutrientes y los sitios de colonización, la capacidad de inducir la lisis celular y la resistencia sistémica inducida. Se ha descrito su biocontrol frente a virus, bacterias, hongos y nematodos, por lo que es una bacteria candidata a ser usada habitualmente como un elemento más en agricultura, obteniendo desde el inicio del cultivo, una planta sana con un suelo microbiológicamente activo.

La importancia de las bacterias en el control de nemátodos

Como ya hemos mencionado, no podemos olvidar del papel que juegan las bacterias en el control de nematodos, siendo los géneros más importantes Pseudomonas, Pasteuria y Bacillus. El control lo realiza mediante la producción de toxinas, antibióticos, metabolitos volátiles y parasitismo directo del nematodo. Así, por ejemplo, Pasteuria penetrans es capaz de parasitar huevos de Meloidogyne sp., P. thornei parasita a Pratylenchus spp. y P. nishizawae infecta a nematodos formadores de quistes (Heterodera y Globodera). B. subtilis parasita diferentes especies del género Meloydogyne.

Apostando por la sostenibilidad de los sistemas de producción agrícola

El buen manejo de microorganismos puede suponer una reducción del uso de materias activas empleadas para el control de fitopatógenos, así como una reducción del aporte de fertilizantes, gracias al efecto promotor, lo que implica un incremento de la sostenibilidad del proceso productivo y un incremento de la seguridad alimentaria.

Es necesario que las empresas del sector y centros de investigación apuesten por la búsqueda continúa de nuevos agentes de control biológico y agentes promotores del crecimiento vegetal que potencien la sostenibilidad de los sistemas de producción agrícolas .

Las distintas estrategas deben ir encaminadas a la búsqueda de nuevos métodos de control de enfermedades que sean complementarias y/o alternativas eficientes al uso de productos químicos de síntesis, cómo es el uso de microorganismos que permitan la solubilización o disponibilidad de nutrientes presentes en suelo, la fijación de nitrógeno atmosférico, o incluso la promoción del desarrollo de los cultivos mediante hormonas vegetales sintetizadas por los propios microorganismos.

Sin duda, el uso de microorganismos y la bioactivación funcional tanto del suelo como de la planta ofrecen estrategias prometedoras y respetuosas con el medio ambiente que formarán parte del presente y futuro de nuestra agricultura . Una agricultura rentable, productiva, y sin duda, cada vez más eficiente y sostenible.

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