¿Por qué es importante el estudio de los microorganismos del suelo en la agricultura?

Las plantas presentan una gran diversidad de organismos asociados, muchos de los cuales son realmente beneficiosos ya que determinan el desarrollo y el estado fisiológico a través de la mejora en la captura de nutrientes y el aumento de la disponibilidad, produciendo compuestos que estimulan el crecimiento y confiriéndoles resistencia frente a determinados tipo de estrés biótico y abiótico.

El sector agrícola es cada vez más consciente de la importancia del microbioma asociado a las plantas, siendo esta la base para una agricultura sostenible. El estudio de la interacción microorganismo-planta mediante diversas herramientas permite mejorar la gestión agrícola, aumentando el crecimiento, la disponibilidad y eficiencia de nutrientes, el bio-control de patógenos, así como distintos tipos de estreses a los que está sometido el cultivo. El papel de estos microorganismos en los procesos anteriormente mencionados promueve cada vez más las investigaciones en este ámbito hacia una agricultura más sostenible y eficiente.

Actualmente, en Innoplant disponemos de herramientas de monitoreo e interpretación sobre la microbiología del suelo basados en ensayos in vitro, la caracterización de las poblaciones a través de estudio de biomarcadores o el estudio de la actividad enzimática, que nos permiten correlacionar la calidad del manejo agrícola sobre el impacto en el microbioma, proporcionándonos conocimiento acerca de las mejoras necesarias, los aportes nutritivos, la resistencia a enfermedades y aumento del rendimiento.

Biología del suelo a través del estudio de la actividad enzimática

Como indicador de la calidad del suelo proporciona información sobre el manejo sostenible esencial para una correcta proporción de microorganismos cuyas funciones son vitales sobre la fertilidad.

Las enzimas están involucradas en la formación de moléculas orgánicas estables que intervienen en el reciclaje de nutrientes y flujos de energía. La importancia del estudio de la actividad enzimática radica en que refleja el estado en que se encuentran dichas poblaciones microbianas y su relación con la biología del suelo, producción de biomasa, degradación de contaminantes y conservación del ecosistema.

La actividad enzimática es altamente sensible, por lo que se trata de una herramienta clave para estudiar el efecto de los cambios en el uso del suelo o los procesos que pueden afectar a la transformación de energía y el reciclaje de nutrientes.

Presencia de bacterias solubilizadoras de fosfato

El fósforo (P) es uno de los macroelementos más importantes en la agricultura, junto con el nitrógeno (N) y el potasio (K). Aunque su presencia en el suelo es alta, el 90% no se encuentra disponible para las plantas, debido a que se halla en formas no asimilables (ácido fítico).

Para que este sea accesible por la planta, el fósforo ha de estar en forma inorgánica (Pi), procedentes de la mineralización y la solubilización de fuentes minerales, mediante un proceso de solubilización que es llevado a cabo sobre todo por microorganismos presentes en el suelo, entre ellos los llamados BSF (Bacterias solubilizadoras de fósforo).

A la hora de crear biofertilizantes, es interesante en estos la presencia de microorganismos que ayuden a la planta a tomar el fósforo, evitando su acumulación en el suelo, aumentando el crecimiento vegetal y reduciendo la lixiviación de elementos tóxicos para el consumo humano hacia fuentes de agua subterráneas.

En Innoplant, somos capaces de aislar estos microorganismos del propio suelo y analizar de manera muy visual todo tipo de producto basado en microorganismos para conocer si en él hay alguno con capacidad de solubilizar el fósforo, aportando valor al producto.

Actividad ureasa en el suelo

Al igual que ocurre con el fósforo, un porcentaje del nitrógeno (N) en el suelo se encuentra en formas no asimilables (nitrógeno orgánico), llegando incluso al 90% en suelos ácidos.

De manera también similar, hay bacterias que llevan a cabos procesos de solubilización del nitrógeno, convirtiendo el nitrógeno orgánico en formas asimilables por las plantas como, por ejemplo, en nitratos (NO3) y en amoníaco NH4+.

Uno de estos procesos de solubilización lo lleva a cabo una enzima presente en los microorganismos, denominada ureasa. Esta enzima hidroliza moléculas de urea, orgánicas y con nitrógeno en ellas, transformándolo en NH3, el cual en el suelo es interconvertible a NH4+, el cual es asimilable por las plantas.

Mediante análisis realizados in vitro, en Innoplant podemos confirmar la presencia en productos orgánicos y biofertilizantes de bacterias con la capacidad de llevar a cabo la hidrólisis de la urea.

Presencia y conteo de microorganismos

Teniendo en cuenta los procesos biológicos tan importantes para las plantas que llevan a cabo los microorganismos, es lógico tenerlos en cuenta a la hora de tratar el campo o realizar ciertas acciones en ellos, ya que prácticas como la solarización, la adición de productos de síntesis, o excesos en las dosis pueden acabar con poblaciones de bacterias, provocando daños en la rizosfera y en la planta a medio y largo plazo.

Ante la posibilidad de que un producto sea tóxico, es posible para nosotros realizar técnicas que confirmen que los microorganismos no se ven afectados de manera drástica por dicho producto. Dichas técnicas incluyen conteo y caracterización de las poblaciones de interés presentes en el suelo antes y después de la aplicación del producto.

Antagonismo fúngico

En los últimos años, el control biológico ha ganado terreno en la lucha frente a plagas y enfermedades producidas por hongos debido a investigaciones que determinan una elevada eficiencia. Los microorganismos antagonistas (bacterias, levaduras y hongos) tienen la capacidad de ejercer un efecto de control biológico sobre diferentes patógenos de interés, siendo empleados para controlar diversas enfermedades en vegetales y frutos.

La superficie de la hoja y el fruto son los mejores lugares para el aislamiento de microorganismos antagonistas, que pueden suprimir el desarrollo de enfermedades. El siguiente paso para seleccionar aquellos que presentan esta capacidad es la realización de ensayos in vitro frente a hongos patógenos que se quieran combatir.

Nuestro servicio de microbiología desarrolla este tipo de ensayos, en base a la consideración de características como la capacidad de colonización de la superficie por el patógeno en presencia del microorganismo, comprendiendo el mecanismo de acción de la antibiosis, como la producción de enzimas líticas, competencia por nutrientes y espacio e inducción de resistencia para un mejor uso de los mismos.

Biomarcadores

La caracterización de las poblaciones del suelo es muy importante, conocer las especies y cepas más representativas del medio. Junto con microorganismos beneficiosos hay otros patógenos que producen enfermedades, siendo necesaria también su caracterización para saber cómo combatirlos.

Conocer qué poblaciones eliminar y cuales incrementar le puede dar al producto valor antifúngico, antibacteriano, biofertilizante, bioestimulante…facilitando el control de aquellos fitopatógenos siempre respetando el medio. A la hora de caracterizar el suelo, se pueden tomar dos caminos.

  • Caracterización dirigida: Sabemos el tipo o tipos concretos de microorganismos que nos interesan, y hacemos pruebas dirigidas a conocer la presencia de los mismos, mediante medios de cultivo in vitro selectivos.
  • Caracterización por biomarcadores: Un porcentaje altísimo de los microorganismos que crecen en el suelo no son cultivables in vitro, por sus exigencias nutricionales y biológicas. Por ello, actualmente se realizan técnicas de caracterización novedosas que, basadas en el análisis metagenoma del suelo (el total del ADN de los microorganismos que se hallan en el suelo) estudian los biomarcadores para caracterizarlo.  

Estos biomarcadores son porciones pequeñas de ADN específicos de cada microorganismo, mediante los cuales podemos confirmar su presencia en el suelo. Teniendo acceso a una base de datos muy extensa y una buena capacidad de detección y análisis de secuencias de ADN, se puede conocer con una cantidad de muestra muy pequeña, el tipo de poblaciones microbianas que tiene el suelo. Este servicio que ofrecemos desde Innoplant puede añadir una dimensión extra a la información que extraemos del modo de acción de los productos, estudiando tanto la planta como la interacción completa con la rizosfera

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