Beneficios de los hongos del suelo en la producción agrícola: hongos solubilizadores de fósforo y micorrícicos arbusculares
Rosa María Arias Mota y Gabriela Heredia Abarca
El estudio de la agricultura es cada vez más importante para conservar la biodiversidad en México, pero, en su interés de abastecer de alimento a la población mundial, ha incrementado sus rendimientos utilizando nuevas variedades, fertilizantes, sistemas de riego intensivo y plaguicidas. No obstante, a raíz del cambio climático y el aumento de creciente población mundial se ha generado una grande presión en la producción de alimentos, pero hoy en día, los agricultores están buscando formas de aumentar la producción sin causar un daño negativo en los ecosistemas.
Es bien sabido, que la aplicación de fertilizantes y agroquímicos, práctica habitual de la agricultura tiene diversos efectos negativos sobre el desarrollo y la función de las comunidades microbianas edáficas. De manera que es sumamente importante buscar alternativas sustentables y aplicarlas dentro del manejo de los cultivos.
Microorganismos en la agricultura
La rizosfera es uno de los sitios más dinámicos en interacciones biológicas y alberga una gran diversidad de especies microscópicas, entre ellas los hongos constituyen un grupo muy numeroso, ampliamente distribuido y diverso; representado por especies saprobias, parásitas y simbiontes (Figura 1). Los hongos saprobios desempeñan una serie de funciones importantes en la dinámica de los ecosistemas, ya que participan en la descomposición de la materia orgánica y son esenciales en el reciclaje de nutrientes. En general estos microorganismos pueden actuar como bioestimulantes y biofertilizantes ya que producen hormonas que ayudan a promover el crecimiento vegetal ya que están involucradas en diversos procesos como la germinación, crecimiento de flores, tallos y hojas, así como el tamaño del fruto; de ahí el interés de incorporarlos en la agricultura. El uso de hongos en la agricultura es una práctica cada vez más utilizada, esto representa un gran avance en la búsqueda de soluciones para mejorar el suelo y en el control de agentes patógenos.
Entre los elementos más valiosos en la producción de los biofertilizantes están los microorganismos promotores de crecimiento vegetal, conocidos como PGPM (Plant Growth-Promoting Microorganism), los cuales son aislados de diversos ambientes, con la habilidad potencial de favorecer el crecimiento de las plantas; entre estos microorganismos, destacan los hongos solubilizadores de fósforo y los hongos micorrícicos arbusculares (Figura 2).
Los hongos solubilizadores de fósforo (HSF). Estos hongos,intervienen en los procesos de la transformación del fósforo; gracias a la actividad de estos, las plantas pueden aprovechar grandes reservas de fósforo insoluble que se encuentran fijadas a los minerales del suelo. En la rizosfera de diferentes especies de plantas estos microorganismos movilizan fosfato inorgánico insoluble desde la matriz mineral hasta el suelo donde puede ser absorbido por las raíces. A cambio, las plantas les suministran a los HSF compuestos carbonados que son metabolizados para su crecimiento.El principal mecanismo por el cual los compuestos fosfatados son solubilizados es a través de la disminución del pH del medio extracelular; esto ocurre, como resultados de la liberación de ácidos orgánicos por parte de los hongos, cuyas propiedades quelantes favorecen la liberación del fosfato. Se ha documentado que diversas especies del género Penicillium, Aspergillus, Fusarium y Trichoderma tienen una gran capacidad de solubilizar el fósforo (Figura 3).
Fig 2. Microorganismos de rizósfera y sus beneficios
Fig 3. Beneficios que aportan los microorganismos promotores del crecimiento vegetal
Fig 4. Proceso de aislamiento, propagación e inoculación de los HSF y HMA
Por otro lado, los hongos micorrícicos arbusculares (HMA) son posiblemente los microorganismos simbióticos con mayor presencia en el suelo y de mayor importancia, ya que se asocian con una gran cantidad de las plantas en el mundo. Durante la colonización, los HMA forma estructuras dentro de la raíz de la planta llamados arbúsculos, los cuales permiten el intercambio de nutrientes entre la planta y los HMA. Además de arbúsculos, también se forman las vesículas, que son estructuras llenas de lípidos, los cuales en tiempos de escasez de alimento le sirven al hongo como reserva (Figura 3). Esta simbiosis mutualista de transferencia bidireccional de nutrientes favorece el desarrollo de las plantas, incrementa su productividad y les confiere una mayor resistencia al estrés. El uso de los HMA ha demostrado ser una alternativa sustentable que permite optimizar los recursos, ya que ofrecen múltiples beneficios tales como una mayor tolerancia a los factores de estrés abióticos, efecto bioprotector, mejoran la estructura y la agregación del suelo y favorecen la nutrición de las plantas.
La unión hace la fuerza
En la actualidad, diversas investigaciones en la biotecnología agrícola están encaminadas en el estudio de la diversidad funcional de los microorganismos promotores de crecimiento y sobre las interacciones microbianas. Estos estudios, han permitido esclarecer las estrategias adaptativas que utilizan los microorganismos promotores para colonizar la superficie y los tejidos internos de las plantas. Por otra parte, diversos estudios han demostrado que el uso de consorcios microbianos incrementa el efecto benéfico hacia las plantas que cuando estos se utilizan de manera individual.
En el Laboratorio de micromicetos (INECOL) hemos estado realizado inoculaciones tanto individuales como en consorcios de HSF y de HMA en plantas de jitomate y de café.
Los estudios se han abordado desde el aislamiento de hongos del suelo, la selección de las mejores cepas de hongos por técnicas cualitativas y cuantitativas. Asimismo, se han puesto en marcha diferentes técnicas para la propagación de los HSF y HMA (Figura 4). En el caso de los HMA, dada su naturaleza biotrófica no pueden ser propagados en medios de cultivo artificiales en el laboratorio, así que hemos estado trabajando con plantas trampa hospederas con cualidades favorables de esporulación. Esta tecnología mediante plantas trampa ofrece una alternativa sustentable a los productores de café además de la posibilidad de obtener un producto adicional para autoconsumo o para su venta (Figura 5). Una parte muy importante ha sido la fase de inoculación tanto en invernadero como en campo (Figura 6); en estos trabajos los resultados obtenidos han demostrado que el uso de los hongos solubilizadores en consorcio con las micorrizas favorecen la disponibilidad de fósforo en el suelo, el desarrollo de las plantas, así como el incremento en la producción del grano de café.
De manera que, la micobiota edáfica tienen una estrecha relación con el desarrollo de la agricultura sostenible, por ello es preciso enfocar esfuerzos en la bioprospección de hongos benéficos y diseñar estrategias sostenibles para mejorar la fertilidad y salud del suelo, así como aumentar la producción y calidad de los cultivos agrícolas.
Referencias
- Arias, R. M., Heredia, G., del Carmen Perea Rojas, De la Cruz Elizondo Y., y García Guzmán, K. Y. (2023). Selection and characterization of phosphate-solubilizing fungi and their effects on coffee Plantations. Plants, 12(19), 3395.
- Arias, R. M., Juárez González, A., Heredia, G., De la Cruz-Elizondo, Y. (2022). Capacidad fosfato solubilizadora de hongos rizosféricos provenientes de cafetales de Jilotepec, Veracruz. Alianzas y Tendencias, 7 (27), 59-86.
- Perea Rojas, Y. D. C., Arias, R. M., Medel Ortiz, R., Trejo Aguilar, D., Heredia, G., y Rodríguez Yon, Y. (2019). Effects of native arbuscular mycorrhizal and phosphate-solubilizing fungi on coffee plants. Agroforestry Systems, 93, 961-972.
- Arias, R. M., Fernández, A. D. J. R., Trejo, J. B., y De la Cruz Elizondo, Y. (2019). Inoculación de hongos solubilizadores de fósforo y micorrizas arbusculares en plantas de jitomate. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas, 10(8), 1747-1757.
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