Instituto de Ecología, A.C.

Los microbios de las plantas, una mirada a la biotecnología

Nailea Baéz, Ofelia Ferrera, Edgar Guevara, Frédérique Reverchon

Los microorganismos son los seres más numerosos que existen en la Tierra, son esenciales para el funcionamiento de los ecosistemas y mantienen una interacción continua con las plantas. En la zona cercana a las raíces de las plantas, se pueden encontrar por gramo de suelo hasta 106 hongos y 109 bacterias, los cuales en su mayoría son benéficos para su crecimiento, nutrición, y defensa contra enfermedades.

El estudio de los microorganismos asociados a las plantas es de gran importancia para identificar aquellos microbios que podrían utilizarse en biotecnología para contribuir a un manejo ambiental sustentable.

Microbios que consienten a las plantas

En la planta habitan microorganismos de vida libre trabajando para su beneficio. Bacterias como Paenibacillus y Bacillus incrementan el nitrógeno en el suelo transformando el nitrógeno del aire, mientras que hongos como Penicillium incrementan la disponibilidad de fósforo. Otras bacterias pueden sintetizar y degradar los reguladores del crecimiento vegetal (fitohormonas). Por ejemplo, algunos Bacillus secretan auxinas que estimulan el crecimiento de las plantas, mientras géneros como Serratia reducen la presencia de etileno, que en grandes cantidades puede dañarles. Hoy en día estos microorganismos son una alternativa biotecnológica para reducir el uso de fertilizantes sintéticos, con el fin establecer una agricultura amigable al ambiente.

Simbiosis

Algunas plantas tienen una relación muy estrecha con los microorganismos, y forman con ellos una simbiosis, es decir una relación mutualista donde ambos se benefician. Las plantas como el frijol o el trébol se asocian con bacterias capaces de fijar el nitrógeno para hacerlo disponible. Esta simbiosis es particularmente importante para plantas creciendo en suelos poco fértiles, ya que obtendrán más nitrógeno que las plantas que no forman esta asociación. Otro ejemplo de simbiosis es la micorriza, que se refiere a la asociación mutualista entre un hongo y una planta. En esta simbiosis, la planta pasa azucares al hongo, que no los puede producir él mismo ya que no es capaz de fotosíntesis. A cambio, el hongo provee agua y nutrimentos a la planta. Estos hongos se pueden usar como inóculo para ayudar el desarrollo de plantas jóvenes en invernadero.

¿Quién defiende a las plantas?

Algunos microorganismos asociados a las plantas producen biopelículas de protección o sustancias inhibidoras que la protegen del ataque de patógenos. Hasta hace poco, la única forma eficaz de controlar plagas y enfermedades era la aplicación de agroquímicos, cuyos efectos secundarios causan graves problemas ambientales y de salud humana. Una alternativa biotecnológica al uso de plaguicidas es el control biológico, mediante el cual se utilizan microorganismos para combatir los fitopatógenos. Hongos como Trichoderma y Gliocladium, y bacterias como Pseudomonas y Bacillus, se han utilizado de forma eficiente para el control de enfermedades en plantas.

Biorremediación

La biorremediación implica reducir la concentración y/o el efecto negativo de compuestos contaminantes en el ambiente, mediante la biodegradación o biotransformación realizada por bacterias, hongos, algas y/o plantas que tienen la capacidad adecuada. Se reconocen más de 180 géneros bacterianos de los Fila Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes y Proteobacteria y más de 140 géneros de hongos de los Fila Ascomycota y Basidiomycota que degradan hidrocarburos. La eficiencia de biodegradación se incrementa regulando parámetros físicos, químicos o biológicos para mejorar el desarrollo y actividad de los microorganismos degradadores. Ejemplos de tratamientos exitosos son: bioventeo (se incremente la aireación), bioestimulación (se adicionan nutrientes), bioaumentación (se introducen microorganismos degradadores), y fitorremediación (se introducen plantas y su microflora).

Figura 1. (página de inicio) Bacterias asociadas a las raíces del haya (tomada por L.A. Cruz)

Figura 2. Bacterias asociadas a las hojas del liquidámbar (tomada por L.A. Cruz)

Figura 3. Micorriza – asociación simbiótica entre un hongo y las raíces de Pinus montezumae

Figura 4. Inhibición del crecimiento del hongo fitopatógeno de aguacate, Fusarium euwallaceae, por Bacillus sp.