Skip to main content

Role of bacterial cellulases in the transition from free living to root endophytes in rapeseed crops and in the design of efficient biofertilizers

Article Category

Article available in the folowing languages:

Bacterias que actúan como biofertilizantes de cultivos

Aumentar la producción de alimentos con pocos recursos a la vez que se protege el medio ambiente supone un gran reto para la humanidad. Una iniciativa del programa Marie Skłodowska-Curie utilizó bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGP, por sus siglas en inglés) como fertilizante para mejorar el rendimiento de los cultivos.

Cambio climático y medio ambiente
Alimentos y recursos naturales
Salud

En la agricultura, las bacterias PGP suponen un enfoque prometedor y respetuoso con el medio ambiente de cara a incrementar el rendimiento de los cultivos. Sin embargo, a pesar del gran potencial en condiciones de laboratorio, la aplicación en suelos naturales no ha podido producir los resultados esperados, seguramente debido a la incapacidad de estas bacterias para adaptarse a nuevas condiciones o debido a la competición con la población bacteriana autóctona del suelo.

Un enfoque transcriptómico sobre el desarrollo de biofertilizantes

Para abordar esta cuestión, el proyecto BIOFERTICELLULASER, financiado con fondos europeos, invirtió en aumentar el conocimiento de las interacciones moleculares entre plantas y bacterias PGP. «Nuestro objetivo era entender los factores que favorecen el crecimiento de las plantas promovido por las bacterias y la inducción de resistencia al estrés», explica Pedro F. Mateos, coordinador del proyecto. Los investigadores utilizaron la planta de la colza («Brassica napus»), que se utiliza ampliamente como fuente de alimentación para humanos, para alimentar animales y como planta bioenergética. Seleccionaron cepas bacterianas PGP capaces de sobrevivir como endófitos dentro de las raíces, escapando del impacto adverso de las condiciones medioambientales externas y aumentado su probabilidad de supervivencia cuando se aplicaron en los campos. En particular, probaron sus mecanismos «in vitro» para fomentar el crecimiento de las plantas, como la solubilización de potasio y sodio, así como la producción de sideróforos y fitohormonas. Los científicos seleccionaron las mejores bacterias endófitas y analizaron sus secuencias genómicas. Anotaron sus genomas y examinaron la maquinaria genética bacteriana que potencialmente interactúa con la planta para fomentar su desarrollo. Tras la evaluación en el campo, seleccionaron una cepa bacteriana PGP que ofrecía una importante mejora en el crecimiento vegetal bajo condiciones de estrés, así como en la protección ante uno de los patógenos fúngicos de la colza más importantes, «Leptosphaeria maculans». Esta cepa bacteriana PGP en particular fue sometida a un análisis transcriptómico tras inocularse en las raíces de la planta de colza. Ello condujo a la identificación de un gen implicado en la síntesis de un metabolito bacteriano que mejora el crecimiento y la resistencia de las plantas al estrés abiótico y biótico. Para determinar con mayor exactitud su función, los científicos eliminaron el gen y evaluaron el efecto en condiciones de estrés normal y salino, en ensayos en invernadero y el efecto en la resistencia a patógenos.

El impacto de la bacteria PGP como biofertilizante

Los fertilizantes químicos utilizados profusamente en la agricultura tienen un alto coste medioambiental, ya que contaminan el agua y los suelos, consumen muchos recursos naturales y emiten gases de óxido de nitrógeno con un efecto invernadero trescientas veces mayor que el del CO2. Existe un consenso generalizado sobre que los fertilizantes respetuosos con el medio ambiente pueden mejorar la producción de los cultivos y ayudar a reducir el uso de fertilizantes químicos peligrosos. El proyecto BIOFERTICELLULASER seleccionó cepas bacterianas PGP como biofertilizantes en función de su capacidad para introducirse en la planta por donde existían menos competidores y para protegerse del estrés abiótico. El trabajo en curso sobre la identificación de otros genes bacterianos implicados en la interacción con la planta ayudará a esclarecer los mecanismos de tolerancia ante condiciones adversas. Ello no solo ayudará al diseño de nuevos y mejores biofertilizantes, sino también a seleccionar cultivares con una mejor capacidad de tolerancia ante condiciones de estrés. De cara al futuro, Mateo está seguro de que «vale la pena seguir analizando el gran potencial de las cepas bacterianas que hemos aislado». Actualmente, los investigadores están analizando la posibilidad de establecer un acuerdo de transferencia de materiales con empresas de biofertilizantes o realizar una solicitud de patente mediante la obtención de financiación adicional.

Palabras clave

BIOFERTICELLULASER, bacteria, condiciones de estrés, biofertilizante, rendimiento del cultivo, endófita, promotora del crecimiento vegetal, análisis transcriptómico

Descubra otros artículos del mismo campo de aplicación

Avances científicos
Salud

21 Diciembre 2018