Soluciones biorremediales para el control de plagas y enfermedades

raices micorrizicasSe ha definido como agricultura alternativa, aquella que propone obtener alimentos de máxima calidad nutritiva mediante una utilización óptima de los recursos locales con la menor aplicación de productos químicos sintéticos.

En la rizósfera del suelo existe una expresión de relaciones simbióticas mutualistas entre microorganismos y plantas, debido a la exudación de nutrimentos orgánicos útiles para el metabolismo microbiano ya que la raíz proporciona un nicho ecológico.

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Los microorganismos funcionan como fijadores de nitrógeno, solubilizadores de fosfatos, promotores del crecimiento vegetal, biocontroladores y especies patogénicas y normalmente compiten por espacio y por nutrientes.

Estas interrelaciones entre microorganismos inciden en la interacción suelo-planta-microorganismos-ambiente y repercuten, de forma directa, en el crecimiento y en el desarrollo de las especies vegetales. Sin embargo los microorganismos solamente son efectivos cuando están presentes en óptimas condiciones de crecimiento.

La importancia de la salud del suelo
La microflora del suelo y la rizosfera puede acelerar el crecimiento de las plantas e incrementar su resistencia a enfermedades e insectos dañinos por la producción de sustancias bioactivas. Los microorganismos mantienen el medio de crecimiento de las plantas, teniendo efectos secundarios en la calidad de los cultivos. En general, los microorganismos desarrollan actividades relacionadas con los procesos de descomposición y mineralización de complejos orgánicos y la translocación de bioproductos, además de elementos minerales que conlleva la movilización de los nutrientes en los ecosistemas suelo-planta.

biorremediacion del suelo

Rizobacterias promotoras de crecimiento vegetal
Entre los microorganismos benéficos para las plantas se encuentran las rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas (PGPR). Las PGPR favorecen el crecimiento de la plantas a través de diferentes mecanismos entre los que se destaca la fijación biológica de nitrógeno. La síntesis de fitohormonas como las auxinas, particularmente el ácido indol acético, promueven el crecimiento de las raíces y la proliferación de pelos radicales, mejorando la absorción de agua y minerales del suelo y con ello el mejor y mayor desarrollo de la planta.

Adicionalmente, las PGPR pueden suprimir enfermedades producidas por microorganismos fitopatógenos a través de la producción de sideróforos, permitiéndole a las PGPR competir satisfactoriamente contra patógenos y otras bacterias saprófitas.
Los sideróforos secretados por las PGPR quelan la mayor parte del Fe+3 presente en el suelo, disminuyendo su disponibilidad para otros microorganismos, entre los que se encuentran los patógenos. Sin embargo, su capacidad para actuar como supresores de patógenos depende de la planta, del fitopatógeno a eliminar, la composición del suelo, las bacterias PGPR y la afinidad del sideróforo por el hierro.

Características básicas de las PGPR
Para considerarse una rizobacteria como PGPR se han establecido algunas características que definen a este grupo. En primer lugar necesitan tener una elevada densidad poblacional en la rizosfera después de su inoculación en las plantas, ya que una población que declina rápidamente tiene una baja capacidad competitiva con la microflora nativa del suelo.

Necesitan poseer una capacidad de colonización efectiva en la superficie de la raíz y como consecuencia, influir positivamente en el crecimiento de la planta. Además, necesitan poder controlar de manera natural y eficiente a otros microorganismos del suelo capaces de enfermar a las plantas. Por último, no pueden hacerle daño al hombre.

La aplicación de este tipo de rizobacterias ha dado como resultado la promoción evidente del crecimiento en plantas. Se ha observado un incremento en la emergencia, vigor, biomasa, desarrollo en sistemas radiculares e incrementos de hasta 30% en la producción de cultivos de interés comercial.

Ejemplo de ello es el producto generado a partir de la rizobacteria Bacillus thuringiensis, que ha mostrado ser un organismo altamente eficiente para el control de plagas, siendo el bioplaguicida más abundante en el mercado mundial.
El mecanismo de acción directo de las PGPR por excelencia es la producción de fitohormonas.

Sigue leyendo: Cómo las PGPR actuan sobre sus plantas

Cómo las PGPR actuan sobre sus plantas
No obstante, las bacterias promotoras del crecimiento bacteriano pueden actuar sobre la planta de dos maneras diferentes: directa o indirectamente.

Directa. Las bacterias le proporcionan a la planta compuestos sintetizados por ella misma produciendo así un beneficio a la planta. Estos compuestos pueden ser nitrógeno, hormonas del crecimiento y ciertos nutrientes como hierro o fósforo, provenientes del mundo natural.

Indirecta. Las bacterias protegen a las plantas de microorganismos fitopatógenos. Estos métodos suponen una alternativa potencial ya que son métodos de control biológico que sirven como herramientas biotecnológicas.

Interacciones entre PGPR y otros microorganismos
En la actualidad existen numerosas investigaciones acerca de las interacciones que tienen las PGPR con otros microorganismos del suelo, los cuales se han centrado principalmente en sus beneficios para aumentar el rendimiento de los cultivos de diferentes plantas.
El suelo es un sistema ambiental complejo, y los efectos benéficos de las interacciones con las PGPR dependen de las cepas y de la planta.

Las bacterias y hongos descomponen los azúcares, polisacáridos y proteínas presentes en la materia orgánica. Por otro lado, también asimilan nutrientes minerales, tales como nitrógeno y fósforo y lo incorporan a sus propios tejidos. Cuando estos organismos mueren, liberan nutrientes minerales, como amonio, nitrato, fosfatos y sulfatos.

Esto se conoce como mineralización. Una gran parte de la mineralización ocurre cuando varios miembros de la fauna del suelo se alimentan de hongos y bacterias muertas. La mayor parte de la actividad de la flora y de la fauna ocurren en los primeros centímetros del perfil del suelo: la rizósfera.

Mientras mejor podamos entender la sincronizacion natural entre la planta y los organismos del suelo, mejor sera nuestra estrategia de produccion natural de alimentos.

Trichoderma para el control de enfermedades
Trichoderma es un hongo invasor oportunista, que se caracteriza por su rápido crecimiento, por su capacidad de asimilar una amplia gama de sustratos y por la producción de una variedad de compuestos antimicrobianos. Además posee la característica de mejorar el enraizamiento al sintetizar hormonas naturales que aumentan el tamaño y el crecimiento de las raíces.

Trichoderma posee buenas cualidades para el control de enfermedades en plantas causadas por patógenos fúngicos del suelo, principalmente de los géneros Phytophthora, Rhizoctonia, Sclerotium, Pythium y Fusarium entre otros.

Las especies de Trichoderma actúan como hiperparásitos competitivos que producen metabolitos antifúngicos y enzimas hidrolíticas a los que se les atribuyen los cambios estructurales a nivel celular. Adicionalmente, solubilizan algunos nutrientes de interés como el fósforo, haciéndolo más disponible para que lo absorba la planta.

Algunas cepas han sido explotadas como agentes de control biológico (BCA) de patógenos, incluyendo hongos y nematodos. También, han sido usadas en biorremediación, por su capacidad de degradar hidrocarburos, compuestos clorofenólicos, polisacáridos y los plaguicidas xenobióticos, utilizados en la agricultura. Debido a la existencia de transposones ABC en sus moléculas se considera un estimulador del crecimiento vegetal e inductor de resistencia sistémica, debido a que modula o estimula algunas respuestas en la planta.

Por lo anterior, las especies del género Trichoderma son los antagonistas más utilizados para el control de enfermedades de plantas producidos por hongos, debido a su ubicuidad, a su facilidad para ser aisladas y cultivadas, a su crecimiento rápido en un gran número de sustratos y a que no atacan a plantas superiorea.

Hongos formadores de micorrizas arbusculares (AMF)
Las micorrizas forman una asociación mutualista entre algunos hongos del suelo y la raíz de la mayoría de las plantas.
La importancia de esta simbiosis radica en que la raíz es el vínculo entre la planta y el suelo y, a su vez, el tejido del hongo es el puente entre la raíz y el suelo. Son importantes en la absorción de nutrientes desde el suelo y en la obtención de un crecimiento vigoroso de las plántulas de muchos cultivos y plantas de vivero. Poco se sabe acerca de la genética de estos y otros organismos similares o de cómo la asociación con ellos benefician a los vegetales.

El mejoramiento de su uso y el establecimiento de microorganismos benéficos en la rizósfera podrían permitir que las plantas fuesen más eficientes en el uso de los nutrientes del suelo. Después de la inoculación del suelo con AMF aumenta la capacidad de absorción de nutrientes de la raíz, ya que el micelio fúngico (tejido micorrizal), al constituirse en una extensión de raicillas, explora mucho más volumen del suelo que la raíz sola.
El uso práctico de AMF es considerado como una buena práctica agrícola. Son aceptados como “biofertilizantes” por ser un producto natural, que encaja dentro de una gestión biológica en la fertilidad del suelo, dirigida a obtener una productividad sostenida respetuosa del entorno.

Pseudomonas inducen resistencia
Las bacterias del género Pseudomonas son capaces de inducir resistencia por parte de la planta, incrementando la velocidad y los niveles de síntesis de compuestos llamados fitoalexinas, implicados en la defensa de la planta. La señal responsable de la inducción de resistencia y del aumento en la acumulación de fitoalexinas está inducida por los lipopolisacáridos de la bacteria.
Estas bacterias pueden ejercer un efecto benéfico directo, al contribuir a la síntesis de fitohormonas y de vitaminas, estimular la germinación de semillas y emergencia de plántulas, inhibir la síntesis de etileno y solubilización de fósforo (P) inorgánico. De manera indirecta actúan como agentes de control biológico, capaces de proteger a las plantas de la infección, causadas por agentes fitopatógenos.