Uno de los microhábitats más importantes del suelo es la rizosfera cuyos microorganismos, entre los que destacan las bacterias PGPR y los hongos del género Trichoderma, forman relaciones de simbiosis con las raíces de las plantas aumentando su capacidad para obtener nutrientes incluso protegerlas frente a patógenos.

Si, mediante bioestimulación, logramos aumentar las poblaciones de estos microorganismos y su actividad enzimática, podríamos estar ante una valiosa herramienta para la producción agrícola.

Una de las descripciones más completas del suelo es la dada por la Agencia Europea del Medio Ambiente que lo define de una manera global “como un sistema natural, organizado e independiente, cuya formación se debe a la acción conjunta del clima, los organismos, la vegetación, el relieve y el tiempo sobre la roca madre, constituye una matriz de componentes orgánicos y minerales que engloba una red porosa por donde circulan líquidos y gases, albergando numerosas poblaciones de organismos vivos en una situación de equilibrio dinámico”.

Estos microorganismos ejercen una gran influencia en diversas reacciones con un claro reflejo en los ciclos de carbono, nitrógeno, fósforo y otros elementos, así como en la degradación y aporte de materia orgánica imprescindibles para que un suelo posea una adecuada calidad y fertilidad. Un cambio inadecuado en el manejo o en el uso del suelo puede provocar un desajuste de este estado de equilibrio y provocar grandes pérdidas de materia orgánica, así como de la actividad microbiana y, por tanto, una reducción de la calidad y fertilidad del suelo. La actividad enzimática del suelo ha sido considerada como el principal factor que contribuye a su actividad microbiológica total, ya que, las principales fuentes de enzimas son las raíces, animales y los propios microorganismos siendo un factor clave para el suministro de nutrientes para la planta y de la descomposición de materia orgánica aportando información sobre el estado del suelo tanto de las condiciones fisicoquímicas como a nivel microbiano.

SOBRE BACTERIAS PGPR Y TRICHODERMAS

Los microorganismos que forman parte del bioma de la rizosfera forman relaciones de simbiosis con las raíces de las plantas aumentando la capacidad de la planta para obtener nutrientes incluso protegiéndola frente a patógenos. Entre las interacciones beneficiosas rizosfera-planta, cabe destacar las llevadas a cabo por las bacterias del suelo de vida libre, usualmente denominadas como bacterias promotoras del crecimiento vegetal o PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria), así como los hongos del género Trichoderma.

En este grupo de bacterias se incluyen aquellas bacterias rizosféricas que inducen el crecimiento de la planta, mejorando su nutrición y/o alterando su balance hormonal y aquellas que previenen o evitan el efecto de microorganismos patógenos. Así, las PGPR juegan un papel fundamental en los ciclos biogeoquímicos de los principales elementos a través de mecanismos directos e indirectos o la combinación de ambos. Los mecanismos directos son aquellos en los que las bacterias sintetizan metabolitos que son facilitados a las plantas o incrementan la disponibilidad de estos elementos para mejorar su proceso de nutrición. Entre ellos se encuentran la fijación del nitrógeno, la solubilización de fósforo y potasio y la producción de sideróforos y fitohormonas como las auxinas, especialmente ácido indolacético (AIA). Mientras que los mecanismos indirectos se caracterizan por la liberación de enzimas líticas (quitinasas, celulasas, proteasas, amilasas, etc.) y/o sustancias antimicrobianas que estimulan las defensas naturales de la planta e inhiben el desarrollo de microorganismos fitopatógenos.

Entre las interacciones beneficiosas ‘rizosfera-planta’ cabe destacar las llevadas a cabo por las bacterias PGPR y los hongos del género Trichoderma.

Al igual que las bacterias PGPR, Trichoderma es un género de hongos asociado a la rizosfera de las plantas con capacidad para relacionarse de forma endofítica, por lo que puede promover el crecimiento y desarrollo vegetativo mediante el aporte de metabolitos disponibles para la planta, así como, contribuir en el control de hongos fitopatógenos, ya que, poseen propiedades micoparasitarias y antibióticas siendo algunas especies catalogadas como agentes de control biológico de hongos causantes de enfermedades. Como consecuencia, la actividad enzimática es generalmente mayor en la rizosfera que en los agregados de suelo como resultado del incremento de la actividad microbiana propiciada por los exudados y las enzimas liberadas por las raíces y los microorganismos que albergan en ella.

El estudio del estado biológico del suelo, tanto de microorganismos como de actividades enzimáticas, puede servir como indicador de la calidad del suelo, lo cual, irá unido a su fertilidad y estado biológico. Esto puede ser muy útil tanto para detectar posibles procesos degradativos como para la evaluación de un suelo tratado para su recuperación. Por todo ello, el uso de PGPR representa una tecnología emergente para mejorar la productividad de los sistemas agrícolas a largo plazo y alineada con los principios de agricultura sostenible, ya que, puede contribuir al establecimiento de una microbiota beneficiosa en la rizosfera. Si a ello le sumamos la capacidad de poder aumentar las poblaciones de estas bacterias mediante bioestimulación con aminoácidos y/o fertilizantes de origen vegetal, podríamos aumentar estas poblaciones de microorganismos beneficiosos, así como su actividad enzimática, de modo que, podríamos estar ante una potente herramienta para la producción agrícola con la que, además de conseguir reducir el uso de fertilizantes de síntesis química supondrá un solución personalizada para mejorar la riqueza de los suelos y la productividad y rentabilidad de los cultivos.

La importancia de la Salud del Suelo del Olivar

Descubriendo Super Bacterias

Trichoderma, potencial bioplaguicida en olivar

INDEPHYT, nuestro laboratorio de innovación vegetal

Caracterización de microorganismos

Si somos capaces de aumentar las poblaciones de bacterias PGPR y su actividad enzimática, mediante bioestimulación con aminoácidos y/o fertilizantes de origen vegetal, podríamos estar ante una potente herramienta para la producción agrícola con la que mejorar la riqueza de los suelos y la productividad y rentabilidad de los cultivos.

ESTUDIO DEL INCREMENTO DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA DEL SUELO DEL OLIVAR MEDIANTE BIOESTIMULACIÓN.

Interesados en profundizar en el microbioma del suelo y aumentar su riqueza microbiana hemos realizado un ensayo para evaluar la actividad como prebiótico que pueden ejercer diferentes aminoácidos y fertilizantes de origen vegetal y/o aptos en agricultura ecológica en el propio microbioma del suelo con la finalidad de inducir un incremento en las poblaciones Trichoderma y bacterias de la rizosfera, principalmente bacterias PGPR, y sus actividades enzimáticas, de manera que, aumenten la fertilidad y calidad del suelo tratado.

Paralelamente este estudio nos permite trazar una estrategia para simular un modelo de bulbo húmedo in vitro que asemeje las condiciones de la rizosfera ex vitro y nos permita ensayar los diferentes productos. Diseñar un protocolo de ensayo de actividades enzimáticas del suelo y recogida de datos. Y demás, ensayar diferentes tipos de suelo con la finalidad de estudiar el comportamiento de cada tipo de suelo frente a los diferentes productos.

En este trabajo se ensayaron distintos tipos de suelos, de diferentes estructuras y orígenes sometidos a cinco tratamientos con diferentes productos prebióticos. Tras incubar los suelos con cada uno de los productos durante 24 horas, simulando un tratamiento en el bulbo húmedo, se realizó un estudio en diferentes medios de cultivo específicos para la detección y evaluación de actividades enzimáticas de interés, como son solubilización de fosfatos, potasio y zinc, producción de sideróforos, fijación de nitrógeno y enzimas tales como: proteasas, amilasas, celulasas, quitinasas y ß-glucosidasas, así como, la producción de indoles y el incremento de poblaciones de Trichoderma.

Ácido AIA

Aislamiento Bacterias PGPR

Bacterias fijadoras de nitrógeno

Trichodermas

Recopilados los datos, se analizaron con el fin de comprobar qué producto ejercía un mayor efecto como prebiótico y cómo se comportaba cada suelo frente a los diferentes productos. Los resultados obtenidos podemos concluir que:

1- Cada suelo responde de forma diferente a los distintos tratamientos. Esto nos indica que no existe ningún prebiótico genérico que funcione para todos los suelos por igual. Por tanto, es necesario realizar estudios personalizados para cada tipo de suelo con diferentes productos y evaluar cuál/cuáles se adapta mejor a las necesidades de ese suelo y aumenta su actividad microbiana.

2- Los tratamientos que más actividades enzimáticas microbianas estimulan son los Productos 3, 4 y 5. Todos ellos ricos en materia orgánica, por lo que podemos consideramos que para una buena bioestimulación, los prebióticos óptimos son aquellos ricos en materia orgánica.

3- En el caso de Trichoderma, para el tratamiento con los Productos 1 y 2, a pesar de aumentar su población en solo tres suelos, la cantidad de UFC (Unidad Formadora de Colonias) es mucho mayor que en el resto de los tratamientos. Por lo que concluimos que, aunque no sería un tratamiento óptimo para todas las poblaciones de Trichoderma, en los suelos en los que este tratamiento es viable el aumento de población es mayor.

4- En general, observamos que en todos los suelos ensayados con el tratamiento con los Productos 1 y 2 son los que menos incrementan la producción de sideróforos. Teniendo en cuenta que estos productos son ricos en hierro de fácil asimilación para la planta, las bacterias no tendrían la necesidad de producir sideróforos para incrementar la asimilación de hierro.

5- No hay semejanzas en cuanto al comportamiento de los distintos tipos de suelos ensayados frente a los diferentes tratamientos respondiendo de formas diferentes a los distintos productos siendo indiferente el tipo de manejo o estructura de suelo.

Esta conclusión pone de manifiesto que cada suelo tiene unas características intrínsecas que lo hace único, por ello, para tratar un suelo con un prebiótico como bioestimulante, habría que realizar un estudio personalizado en cada caso.

Suelos analizados y características

Actividades enzimáticas incrementadas con diferentes productos.

Cada suelo tiene unas características intrínsecas que lo hace único, por ello, para tratarlo con un prebiótico como bioestimulante, habría que realizar un estudio personalizado.

TRATAMIENTO BIOLÓGICO DEL SUELO PARA SU BIOESTIMULACIÓN

Con toda esta información hemos desarrollado un novedoso servicio “Tratamiento biológico del suelo para su bioestimulación” con el que pretendemos recuperar y/o potenciar la microbiota del suelo y, con ello, su productividad y protección natural del cultivo.

Básicamente consiste en el estudio bioquímico personalizado del suelo agrícola, independientemente de su tipo, estructura, origen y manejo, para determinar su actividad enzimática y evaluar la acción de diferentes aminoácidos y fertilizantes de origen vegetal como prebióticos con la finalidad de inducir el incremento en las poblaciones Trichoderma y bacterias PGPR, y sus actividades enzimáticas, de manera que aumenten la fertilidad y calidad del suelo tratado.

Mediante este estudio personalizado es posible detectar y evaluar actividades enzimáticas de interés, como solubilización de fosfatos, potasio y zinc, producción de sideróforos y fijación de nitrógeno. Y enzimas beneficiosas como proteasas, amilasas, celulasas, quitinasas y ß-glucosidasas, así como, la producción de indoles y el incremento de poblaciones de Trichoderma.

¿Interesado en bioestimular el suelo de tu olivar, hablamos?

REFERENCIAS

Adesemoye, A.O., Obini, M., Ugoji, E.O. 2008. Comparision of planta growth-promotion with Psedomonas areuginosa and Bacillus subtilis in three vegetables. Brazilian Journal of Microbiology, 39: 423-426.
Aguado-Santacruz, G.A., Moreno-Gómez, B., Jiménez-Francisco, B., García-Moya, E., Preciado-Ortiz, R.E. 2012. Impacto de los sideróforos microbianos y fitosideróforos en la asimilación de hierro por las plantas: Una síntesis. Revista Fitotecnia Mexicana, 35(1): 9-21.
Aon, M.A., Colaneri, A.C. 2001. Temporal and spatial evolution of enzymatic activities and physicochemical properties in an agricultural soil. Applied Soil Ecology, 18(3): 255-270.
Argumedo-Delira, R., Alarcón,R., Ferrera-Cerrato, J.J., Peña-Cabriales. 2009. El género fúngico Trichoderma y su relación con contaminantes orgánicos e inorgánicos. Revista Internacional de Contaminación Ambiental 25(4): 257-269.
Ashrafuzzaman, M., Hossen, F.A., Ismail, M.R., Hoque, M.A., Islam, M.Z., Shahidullah, S.M., Meon, S. 2009. Efficiency of plant: growth-promoting rhizobacteria (PGPR) for the enhancement of rice growth. African Journal of Biotechnology, 8:1247-1252.
E., Bogino, P.C., Zygadlo, J., Giordano, W. 2008. Plant growth promoting rhizobacteria improve growth and essential oil yield in Origanum majorana L. Biochemical Systematics and Ecology, 36: 766-771.
Barriuso, J., Ramos, B., Santamaría, C., Daza, A., Mañero, F.J.G. 2008. Effect of inoculation with putative plant growth-promoting rhizobacteria isolated from Pinus on Pinus pinea gorwth, mycorrhization and rhizosphere microbial communities. Journal of Applied Microbiology, 105: 1298-1309.
Baum, C., Leinweber, P., Schlichting, A. 2003. Effects of chemical conditions in re-wetted peats temporal variation in microbial biomass and acid phosphatase activity within the growing season. Applied Soil Ecology, 22: 167-174.
Brown, M.E. 1974. Seed and root bacterization. Annual Review of Phytopathology, 12:181-197.
Esquivel-Cote, R., Gavilanes-Ruíz, M., Curz-Ortega, R., Huante, P. 2013. Importancia agrobiotecnológica de la enzima ACC desaminasa en rizobacterias, una revisión. Revista Fitotecnia Mexicana, 36(3): 251-258.
Felici, C., Bettori, L., Giraldi, E., Forino, L.M.C., Toffanim, A., Tagliasacchi, A.M., Nuti, M. 2008. Single and co-inoculation of Bacillus subtilis and Azospirillum brasilense on Lycopersicon esculentun: Effects on plant growth and rhizosphere microbial community. Applied Soil Ecology, 40: 260-270.
García Lucas, E. 2013. Estrategias para la recuperación de suelos degradados en ambientes semiáridos: adición de dosis el.evadas de residuos orgánicos de origen urbano y su implicación en la fijación de carbono. Tesis doctoral. Universidad de Murcia. Departamento de Química Agrícola, Geología y Edafología.
García Sánchez, I. 2017. Actividades enzimáticas determinadas en suelos bajo manejo agrícola sostenible. Tesis doctoral. Universitas Miguel Hernández. Departamento de Agroquímica y Medio Ambiente.
George, T.S., Richardson, A.E., Simpson, R.J. 2005. Behaviour of plant-derived extracellular phytase upon addition to soil. Soil Biology and Biochemistry, 37(5), 977-988.
Glick, B.R. 2010. Using soil bacteria to facilitate phytoremediation. Biotechnology Advances, 28: 367-374.
Gómez-Luna, B.E., Hernández-Morales, A., Herrera-Méndez. C.H., Arroyo-Figueroa, G., Vargas-Rodríguez, L., Olalde-Portugal, V. 2012. Aislamiento de bacterias promotoras del crecimiento de la rizosfera de plantas de guayaba (Psidium guajava). Ra Ximhai, 8(3): 97-102.
Hernández-Melchor, D. J., Ferrera-Cerrato, R., Alarcón, A. 2019. Trichoderma: importancia agrícola, biotecnológica y sistemas de fermentación para producir biomasa y enzimas de interés industrial. Chilean journal of agricultural & animal sciences, vol. 35 (1): 98-112.
Kannan, V., Sureendar, R. 2009. Synergistic effect of beneficial rhizosphere microflora in biocontrol and plant gowth promotion. Journal of Basic Microbiology, 49: 158-164.
Montero Calasanz, M.C. 2011. Inducción del enraizamiento en estaquillas de olivo mediante empleo de bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR). Tesis doctoral. Universidad de Sevilla. Facultad de Farmacia. Área de Producción Ecológica y Recursos Naturales IFAPA Centro Las Torres-Tomejil.
Moreno Reséndez, A., García Mendoza, V., Reyes Carrillo, J.L., Vásquez Arroyo, J., Cano Ríos, P. 2018. Rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal: una alternativa de biofertilizanción para la agricultura sustentable. Colomb. Biotecnol. Vol. XX No. Enero-Junio 2018, 68-83. Doi: 10.15446/rev.colomb.biote.v20n1.73707.
Naiman, A.D., Latronico, A., de Salamone, I.E.G. 2009. Inoculation of wheat with Azospirillum brasilense and Pseudomonas fluorescens: Impact on the production and culturable rhizosphere microflora. European Journal of Soil Biology, 45: 44-51.
Parray, J.A., Jan, S., Kamili, A.N., Qadri, R.A., Egamberdieva, D., Ahmad, P. 2016. Current Perspectives on Plant Growth-Promoting Rhizobacteria. Journal of Plant Growth Regulation, 35 (3): 877-902. Doi: 10.1007/s00344-016-9583-4.
Ramos-Solano, B., Lucas, J.A., García-Villaraco, E.A., Gracía-Cristobal, J., Gutiérrez-Mañero, F.J. 2010. Siderophore and chitinase producing isolates from the rhizosphere of Nicotiana glauca Graham enhance growth and induce systemic resistance in Solanum lycopersicum L. Plant and Soil, 334: 189-197.
Rekha, P.D. Lai, W.A., Arun A.B., Young, C.C. 2007. Effect of free and encapsulated Pseudomonas putida CC-FR2-4 and Bacillus subtilis CC-pg104 on plant growth under gnotoblotic conditions. Bioresource Technology, 98: 447-451.
Rodríguez – Romero, A.S., Badosa, E., Montesinos, E., Jaizme – Vega, M.C. 2008. Growth promotion and biological control of root-knot nematodes in micropropageated banana during the mursery stage by treatment with specific bacterial strains. Annals of Applied Biology, 152: 41-48.
Schloter, M., Dilly, O., Munch, J.C. 2003. Indicators for evaluating soil quality. Agriculture Ecosystem and Environment, 98:255-262.
Shaharoona, B., Naveed, M., Arshad, M., Zahir, Z.A. 2008. Fertilizier – dependent efficiency of Pseudomonas for improving growth, yield and nutrient use efficency of wheat (Triticum aestivum L.). Applied Microbiology and Biotechnology, 79: 147-155.
Sinsabaugh, R.L., Lauber, C.L., Weintraub, M.N., Ahmed, B., Allison, S.D., Crenshaw, C., Gartner, T.B. 2008. Stoichiometry of soil enzyme activity at global scale. Ecology letters, 11(11): 1252-1264.
Villányi, I., Füzy, A., Biró, B. 2006. Non-target microorganisms affected in the rhizosphere of the transgenic Bt corn. Cereal Research Communications, 34(1), 105-108.

Bioestimulación del suelo del olivar