Comunicación planta-microorganismo: ¿una oportunidad para una agricultura sostenible?

Las plantas tienen la capacidad de formar asociaciones simbióticas beneficiosas (simbiosis mutualistas) con ciertos microorganismos del suelo que forman parte de su rizosfera, y que les aportan múltiples beneficios tanto nutricionales, como de crecimiento y salud. En compensación, estos microorganismos obtienen beneficios nutricionales en forma de carbono procedente de la fotosíntesis de la planta hospedadora para su crecimiento y desarrollo. Entre estas simbiosis mutualistas planta-microorganismo destacan principalmente dos: la establecida entre ciertas bacterias del suelo conocidas como rizobios y las leguminosas, y las micorrizas arbusculares.

La simbiosis rizobio-leguminosa tiene una antigüedad de unos 60 millones de años y se caracteriza por la formación de nódulos en la raíces de la planta hospedadora. En estos nódulos, las bacterias tienen la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico, nutriendo así a la planta de compuestos nitrogenados. Las micorrizas arbusculares (MA) son asociaciones formadas entre los hongos MA y la mayoría de las plantas terrestres, incluidas la gran mayoría de las plantas de interés agronómico.

La simbiosis MA tampoco es algo ‘nuevo’, de hecho tiene más de 400 millones de años y se cree que jugó un papel importante en la evolución, ayudando a las plantas a colonizar el medio terrestre. A través de esta simbiosis, el hongo produce una gran cantidad de micelio cuyas hifas son capaces de explorar grandes cantidades de suelo en busca de nutrientes (fundamentalmente fósforo) y agua para la planta.

Enorme potencial

¿Pueden utilizarse estos microorganismos beneficiosos en agricultura? Debido a sus propiedades y a su origen natural, tanto los rizobios como los hongos MA tienen un enorme potencial como biofertilizantes y como agentes de bioprotección en una agricultura moderna y sostenible. En el caso concreto de la micorrizas, se ha demostrado que no sólo aportan nutrientes esenciales a la planta hospedadora, sino que también tienen la capacidad de aumentar la resiliencia de las plantas frente a diversos tipos de estreses, tanto abióticos (nutricionales, sequía, salinidad, etc) como bióticos (protección frente a patógenos y plagas).

Por lo tanto, el uso de estos microorganismos beneficiosos ayudaría a reducir el uso y abuso de agroquímicos altamente contaminantes. De hecho, cada vez más empresas del sector están apostando por este tipo de estrategias más respetuosas con el medio ambiente. Sin embargo, a pesar de su enorme potencial, su uso en agricultura sigue siendo un desafío debido a la variabilidad de los resultados en campo. Esta variabilidad se debe fundamentalmente a la calidad y efectividad de los inoculantes microbianos, a las condiciones ambientales y al manejo de los cultivos, especialmente la fertilización con fósforo y nitrógeno.

Facilitar la simbiosis

Tanto el establecimiento de la simbiosis rizobio-leguminosa como el de las micorrizas requieren de un alto grado de coordinación y comunicación (señalización química) entre la planta y el microorganismo; comunicación que en ambos sistemas es similar. El diálogo molecular comienza con la producción y exudación a la rizosfera de moléculas señal por parte de la planta en condiciones desfavorables. Entre estas moléculas destacan las estrigolactonas y ciertos flavonoides, que son fundamentales para el establecimiento, mantenimiento y buen funcionamiento de la simbiosis. En respuesta a estas señales de ‘ayuda’ por parte de la planta, los microorganismos producen otros compuestos (factores Nod y factores Myc) que le sirven a la planta para identificarlos como ‘socios’.

Nuestra investigación se basa en la hipótesis de que tanto la simbiosis MA, como la interacción rizobio-leguminosa y otras asociaciones con bacterias promotoras del crecimiento (PGPRs) pueden ser mejoradas a través de la mejora de la comunicación química planta-microorganismo en la rizosfera. Un mejor conocimiento de las moléculas señal, así como de los mecanismos moleculares y de la regulación de su biosíntesis ayudará a optimizar el establecimiento de las simbiosis.

Este conocimiento permitirá también mejorar los inoculantes comerciales basados en estos microorganismos. Además, puesto que algunas de estas moléculas participan en varias asociaciones beneficiosas planta-microorganismo, este tipo de estudios son cruciales para el diseño y desarrollo de nuevos bioinoculantes y formulaciones basados en consorcios microbianos. Estamos convencidos de que este tipo de investigación ayudará a desarrollar nuevas aplicaciones biotecnológicas sostenibles y más respetuosas con el medio ambiente para satisfacer la creciente demanda de alimentos a nivel mundial.

Las plantas tienen la capacidad de formar asociaciones simbióticas beneficiosas (simbiosis mutualistas) con ciertos microorganismos del suelo que forman parte de su rizosfera, y que les aportan múltiples beneficios tanto nutricionales, como de crecimiento y salud. En compensación, estos microorganismos obtienen beneficios nutricionales en forma de carbono procedente de la fotosíntesis de la planta hospedadora para su crecimiento y desarrollo. Entre estas simbiosis mutualistas planta-microorganismo destacan principalmente dos: la establecida entre ciertas bacterias del suelo conocidas como rizobios y las leguminosas, y las micorrizas arbusculares.

La simbiosis rizobio-leguminosa tiene una antigüedad de unos 60 millones de años y se caracteriza por la formación de nódulos en la raíces de la planta hospedadora. En estos nódulos, las bacterias tienen la capacidad de fijar nitrógeno atmosférico, nutriendo así a la planta de compuestos nitrogenados. Las micorrizas arbusculares (MA) son asociaciones formadas entre los hongos MA y la mayoría de las plantas terrestres, incluidas la gran mayoría de las plantas de interés agronómico.