Crecimiento vegetal: Una bacteria que se planta

Un equipo interdisciplinario de investigación logró que una bacteria promotora del crecimiento vegetal pueda cumplir esa función aún siendo cultivada en condiciones extremas de baja temperatura y poca presencia de oxígeno. Además, proponen que el tipo de suelo puede ser determinante en su funcionamiento, algo que permite pensar en la generación de posibles biofertilizantes para una agricultura más sustentable.

Pseudomonas extremaustralis es una bacteria que fue descubierta hace poco más de veinte años en la Antártida. Nancy López, entonces investigadora del Departamento de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, fue parte del equipo que la aisló por primera vez y quien más estudió sus propiedades. Se trata de una especie de Pseudomonas no patógena para el ser humano que resiste condiciones extremas como el frío antártico –pese a que crece muy a gusto con temperaturas cercanas a los treinta grados centígrados–, la radiación ultravioleta y la escasez de nutrientes.

“Fue un descubrimiento difundido en varias oportunidades, porque tiene características de alta resistencia a distintos tipos de estrés ambiental”, comenta Paula Tribelli, investigadora en el Instituto de Química Biológica (IQUIBICEN, UBA-CONICET) en Exactas UBA. Y sigue: “Nancy López y José Ibarra, que hizo el doctorado en Exactas y ahora trabaja en Francia, empezaron a estudiar si la bacteria también podía promover el crecimiento vegetal, porque se encontraron cepas de esta especie en lugares bastante extremos siempre asociados a plantas, por ejemplo, en los Andes colombianos y en ambientes muy fríos de China”.

Son ambientes con mucha altura y temperaturas muy bajas. Allí, la bacteria se aísla del suelo alrededor de la raíz de algunas plantas autóctonas. La pregunta por la posibilidad de que promueva el crecimiento vegetal resultó inevitable y se llevaron a cabo algunos experimentos iniciales. Esos fueron los antecedentes que ahora, algunos años después, retomaron los equipos de Tribelli y de Martiniano Ricardi del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE, UBA-CONICET).

El grupo encontró que la bacteria también puede sobrevivir en ambientes anaeróbicos y de baja tensión de oxígeno, es decir, con poco oxígeno e, incluso, con su ausencia.

“Encontramos que la bacteria también puede sobrevivir en ambientes anaeróbicos y de baja tensión de oxígeno, es decir, con poco oxígeno e, incluso, con su ausencia”, afirma Tribelli. Son condiciones muy posibles, porque el suelo puede presentar distintos gradientes de nutrientes y, además, si está inundado o si es muy compacto y no tan poroso, la bacteria se puede enfrentar a diferentes concentraciones de oxígeno. “Nos preguntamos si la capacidad que tiene esta bacteria de promover el crecimiento vegetal cambia al crecer con bajas tensiones de oxígeno”, plantea la investigadora.

Con esta inquietud y toda esa historia detrás, Carola Agranatti, primera autora del trabajo, se abocó al tema desde su tesis de licenciatura en Biología. En ese momento, gracias a una beca estímulo UBA pudo permanecer más tiempo en el laboratorio y completar ensayos. Hoy cursa su doctorado y se entusiasma con los hallazgos que publicaron recientemente.

“La bacteria puede solubilizar fosfato, algo muy importante porque, muchas veces, los productores agregan fosfato externo a los suelos por medio de fertilizantes y la planta puede utilizar una parte de ese fosfato, pero el resto queda inmovilizado. Entonces, los microorganismos juegan un rol central en solubilizar el fosfato para que la planta logre utilizarlo. Por otra parte, produce auxina, una hormona vegetal que promueve el crecimiento vegetal. Lo que encontramos fue que, precultivando la bacteria tanto en condiciones de aerobiosis como de microaerobiosis, puede solubilizar fosfato y producir auxinas”, comparte Agranatti.

Carola Agranatti, Nancy López, Martiniano Ricardi y Paula Tribelli. Fotografía: Luiza Cavalcante.

Un inoculante inteligente

Las científicas explican que el trabajo no se podría haber hecho sin la participación de Martiniano Ricardi y su equipo, que aportó la utilización de sensores vegetales para observar si la planta podía detectar la usina bacteriana. “Usamos plantas de trigo y Carola también realizó ensayos de colonización en raíz”, detalla Tribelli. “Vimos una colonización efectiva. Esta bacteria forma un amplio biofilm sobre las raíces y logra colonizar en tiempos cortos”, agrega Agranatti.

Sin embargo, para Tribelli hay un aspecto que resulta más interesante: el hecho de que el tipo de suelo también puede ser determinante. A la hora de pensar en posibles inoculantes basados en esta bacteria, resulta un factor a tener en cuenta. Un inoculante es un biofertilizante compuesto por microorganismos que ayudan al crecimiento vegetal. El concepto en el que Tribelli insiste apunta a uno que funcione de forma diferenciada no sólo frente a distintos cultivos, sino también frente a diferentes suelos.

“Los ensayos de promoción del crecimiento vegetal suelen hacerse sobre suelos en condiciones estándares, lo que vimos es que, si bien la planta de trigo presentaba un mayor contenido de fósforo en presencia de esta bacteria, las raíces estaban diferentes y no necesariamente crecían más en los ensayos estándares”, explica Tribelli.

La investigadora remarca que la raíz era más corta, aunque con muchos pelos, y que suele pensarse que una raíz larga es un buen indicador de promoción del crecimiento, porque se supone que puede absorber más nutrientes. Sin embargo, ante un suelo donde la humedad es superficial, con una capa de humus muy fina, no sería ventajoso una raíz larga. “En ese caso, una raíz extendida y con muchos pelos es mejor, entonces comenzamos a pensar si en realidad no dependía del suelo”, enfatiza.

Un inoculante es un biofertilizante compuesto por microorganismos que ayudan al crecimiento vegetal. El equipo piensa en la posibilidad de desarrollar inoculantes basados en esta bacteria.

“A partir de este trabajo, vimos que, dependiendo de si la bacteria crecía en aerobiosis o en microaerobiosis, había diferencias en cómo se comportaba después con la planta. Eso puede ser importante a la hora de proponer inoculantes bajo ciertas condiciones y nos preguntamos si hay una forma más inteligente de su uso. Existen inoculantes especialmente pensados para ciertos cultivos, pero tal vez tengamos que pensar también en dónde se está sembrando. Entendemos que no es lo mismo hacerlo en la frontera agrícola norte o sur, o en suelos áridos o fértiles”.

Todo terreno

“Pseudomonas extremaustralis crece muy bien a bajas temperaturas. Estuve probando algunas de las características de promoción del crecimiento vegetal a diez o cuatro grados centígrados, incluso, con congelamiento en tierra, y parece mantener su capacidad al igual que a treinta grados, al menos para solubilizar fosfato. Es más, resulta mejor con bajas temperaturas, lo cual fue bastante novedoso”, comparte Agranatti. Por su parte, Tribelli agrega: “Además, compite con algunos patógenos por los nutrientes, entonces también es beneficiosa en ese sentido”.

“Contar con una bacteria que puede soportar grandes rangos de temperatura y mantener las características de promotora creo que es muy prometedor para tener una perspectiva diferente a lo que se está haciendo”, se entusiasma Tribelli. Y aclara: “Particularmente, para el caso del trigo que es un cultivo de invierno y que hay zonas de nuestro país que son frías o que pueden llegar a tener inviernos de cuatro grados, como en Entre Ríos y La Pampa”.

Comprender los mecanismos fisiológicos de la bacteria permite luego manipularla, no sólo genéticamente, sino también en cuanto a las condiciones para hacerla crecer.

Las científicas expresan su anhelo por formular un inoculante más inteligente, pero también por la posibilidad de que la comunidad agropecuaria y las empresas que trabajan con inoculantes puedan tomar el concepto, logrando una sinergia público-privada. “Siempre intentamos hablar con productores para que nos cuenten cómo hacen las cosas –comenta Agranatti–. Toda esa información es muy útil, porque nuestros conocimientos son de microbiología y fisiología vegetal, pero el manejo en el campo es esencial para poder entender después qué concentraciones debemos usar de las cosas que probamos”.

Según Tribelli, intentan trabajar directamente con el producto comercial y no con compuestos puros como suele hacerse en ciencia básica. “Muchas veces uno tiende a preferir compuestos puros, comprados en empresas orientadas a la investigación científica, porque permiten resultados y conclusiones más limpias, pero después no es lo que se usa, porque se acompaña con vehículos y otras sustancias”, detalla.

Así, Agranatti trabaja con fungicidas comerciales para su tesis de doctorado. “Estamos tratando de hacer algo que es muchísimo más engorroso –continúa Tribelli–, porque no suele especificarse en qué consisten esas sustancias agregadas. Trabajamos con un fungicida que sólo declara el componente activo, pero no lo demás, que, por supuesto, también afecta a la bacteria y se mezcla con la semilla y el inoculante. En este caso, por suerte, la bacteria parece contenta, pero no sabemos por qué”.

Ese acercamiento a la faena agrícola resulta todo un desafío para un laboratorio científico. Ambas destacan que existen otros institutos que realizan ese trabajo, como el INTA y la Facultad de Agronomía, pero el aporte de los institutos de Exactas UBA es el estudio y la comprensión de los mecanismos fisiológicos de la bacteria. “Al entenderla, luego se la puede manipular, no sólo genéticamente, sino también en cuanto a las condiciones para hacerla crecer”, refuerza Tribelli.

La científica destaca esta red colaborativa y el trabajo sostenido de su laboratorio acerca de las interacciones entre bacterias y otros organismos. Comenta que abordan dos grandes ramas: una ambiental, y otra clínica. Y celebran haber sido seleccionadas en la nueva convocatoria de Proyectos PIP del CONICET. “Esperamos que se ejecuten –expresa Tribelli-. Propusimos la generación de inoculantes inteligentes junto a Laura Raiger Iustman y Natalia Sacco, que trabajan con ambiente y biosensores. Buscamos ver, además de las condiciones abióticas, cómo la temperatura y la tensión de oxígeno influyen en lo que se llaman metabolitos: aminoácidos y moléculas pequeñas que, al ser agregadas al precultivo, preacondicionan a la bacteria a entrar mejor en su función de inoculante. Natalia (Sacco) va a generar sensores para detectar rápidamente qué metabolitos genera esa planta para después reacondicionar las bacterias. Esperemos que se ejecute, la idea gustó y estamos dentro de los seleccionados. Así la línea tendría posibilidades de avanzar”.

Autor: Adrián Negro

Fuente: nexciencia