ACTIVIDAD DE CEPAS BACTERIANAS COMO BIOESTIMULANTES
Evaluación in vitro de la actividad bioestimulante de bacterias lácticas aisladas de aceituna.
CONTEXTO
La fertilización química ha conseguido grandes rendimientos en la agricultura. Durante décadas se ha priorizado la rentabilidad de los cultivos descuidando la protección del medio ambiente lo que ha desembocado en una crisis ambiental con importante efectos contaminantes especialmente de los suelos agrícolas, acuíferos y la biodiversidad. En la actualidad, con las nuevas políticas europeas cada vez más restrictivas en el uso de fertilizantes y compuestos nitrogenados, los agricultores necesitan alternativas para el tratamiento sostenible de sus cultivos. Por ello, se empiezan a sustituir los fertilizantes convencionales de síntesis química por productos de origen orgánico como los bioestimulantes a base de microorganismos beneficiosos para la planta que promueven el incremento de nutrientes a disposición de la planta.
OBJETIVOS
- Evaluar in vitro el posible efecto bioestimulante de cepas bacterianas aisladas de epidermis de aceitunas sobre la germinación de semillas modelo Medicago sativa (alfalfa) y Solanum lycopersicum var. cerasiforme (tomate cherry). Así como, sobre un modelo vegetal de planta en cultivo in vitro Hypoestes.
CEPAS TESTADAS
- Selección de 9 cepas bacterianas aisladas de la epidermis de aceituna: AV-642, AV-649, AV-673, AV-675, AV-677, AV-685, AV-691, AV-701 y AV-731
- Aminoácidos comerciales: K6,5; E10; E46 y S20
METODOLOGÍA
Se ensayó la germinación de semillas de Medicago sativa y Solanum lycopersicum var. cerasiforme, a las que se les añadieron las diferentes cepas bacterianas, además de la combinación de cepas bacterianas y aminoácidos comerciales con el fin de estudiar el posible incremento del potencial de la actividad de las bacterias y los aminoácidos aplicados de forma conjunta. Todos estos ensayos se realizaron por triplicado con 5 semillas por réplica.
Se realizaron controles con agua destilada y controles con cada uno de los aminoácidos comerciales con el fin de comprobar las posibles diferencias en la germinación de las semillas entre los aminoácidos comerciales, las cepas bacterianas, la combinación de los dos anteriores y los controles con agua destilada.
Posteriormente, se realizó el mismo ensayo con las cepas bacterianas y los aminoácidos comerciales, pero esta vez, usando un modelo de planta in vitro, en este caso, Hypoestes, realizando el control con medio de cultivo in vitro suplementado con los aminoácidos comerciales y los tratamientos para los explantos con la combinación de las cepas bacterianas y los aminoácidos comerciales. Para este ensayo se recopilaron los siguientes datos: número de tallos por explanto, longitud de tallo (apical), longitud de raíz principal y peso seco.
Además, se determinó el potencial de las cepas bacterianas para sintetizar fitohormonas de la clase de las auxinas, en concreto indoles, que actúan como reguladores del crecimiento y desarrollo de la planta, de manera que, aquellas cepas bacterianas capaces de sintetizar estas fitohormonas podrían tener una actividad bioestimulante sobre la planta, potenciando su crecimiento y desarrollo.
Caracterización de microorganismos
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Ensayos AD-HOC
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Análisis de Fitopatógenos
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Estudio Fitopatológico de Precisión
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RESULTADOS
Para evaluar la actividad de las cepas bacterianas en combinación con fertilizantes, se evaluaron cuatro aminoácidos comerciales: E10, E46, K6,5 y S20.
1. Evaluación del efecto de las bacterias y la combinación de bacterias con fertilizantes a base de aminoácidos en la germinación de semillas de Medicago sativa.
Las bacterias utilizadas en este estudio fueron: AV-649; AV-675; AV-685; AV-691 y AV-701.
De los resultados obtenidos del tratamiento de semillas de Medicago sativa con las diferentes cepas bacterianas pudimos observar cómo las cepas AV-685 y AV-675 producían un notable incremento en el crecimiento de los tallos de las semillas superando al control con agua destilada. En el caso de la raíz, la cepa que produjo un incremento del crecimiento fue la AV-675 superando también el control de agua destilada. No se observó incremento del crecimiento de la raíz en ninguna de las otras cepas bacterianas.
En el caso del tratamiento con aminoácido E10, pudimos observar un crecimiento similar al control con agua destilada. Sin embargo, al combinar el aminoácido con las diferentes cepas bacterianas, pudimos comprobar cómo se producía un incremento en el crecimiento con respecto al control de E10 en todas las cepas (excepto AV-675), siendo especialmente notable en la cepa AV-685, la cual, supera al control con agua destilada. En cuanto a las raíces, las cepas que incrementan su crecimiento son AV-691; AV-685 y AV-701, superando al control con E10, pero en ningún caso superaban al control con agua destilada.
En el tratamiento con E46, el control con el fertilizante no superó el crecimiento del control con agua destilada. Tampoco lo hicieron ninguno de los tratamientos de cepas bacterianas en combinación con el aminoácido, no superando el crecimiento del control con agua destilada en ningún caso. Sin embargo, podemos apreciar un incremento del crecimiento del tallo en el tratamiento con la cepa AV-701 con respecto al control de aminoácido, por lo que, esta cepa en combinación con el aminoácido sí estimularía el crecimiento del tallo. En el caso de las raíces, no observamos incremento del crecimiento en ninguno de los casos.
Para el tratamiento con el aminoácido S20, el control con S20 no superó el crecimiento del control con agua destilada. Tampoco lo hicieron ninguno de los tratamientos con cepas bacterianas. Sin embargo, pudimos observar cómo todas las cepas excepto AV-675 incrementaban el crecimiento del tallo con respecto al control con el aminoácido. Con respecto a las raíces, observamos un ligero incremento en su crecimiento en los tratamientos con las cepas AV-685 y AV-701 con respecto al control con S20, aunque las diferencias no son realmente significativas.
En el caso del tratamiento con el aminoácido K6,5, el control con el aminoácido no superó el crecimiento del control con agua destilada. Tampoco lo hicieron ninguno de los tratamientos con cepas bacterianas. Sin embargo, pudimos observar cómo todas las cepas excepto AV-675 producían un incremento del crecimiento del tallo con respecto al control con el aminoácido. En el caso de las raíces, solo la cepa AV-701 produjo un ligero incremento del crecimiento del sistema radicular con respecto al control con K6,5.
Resultados semillas alfalfa-bacterias
Resultados aminoácido E10
Resultados aminoácido E46
Resultados aminoácido S20
Resultados aminoácido K6’5
2. Evaluación del efecto de las bacterias y la combinación de bacterias con fertilizantes a base de aminoácidos en la germinación de semillas de Solanum lycopersicum cerasiforme.
Las bacterias utilizadas en este estudio fueron: AV-642; AV-649; AV-673; AV-677 y AV-731.
De los resultados obtenidos del tratamiento de semillas de Solanum lycopersicum var. cerasiforme con las diferentes cepas bacterianas pudimos observar cómo la cepa AV-642 producía un incremento del crecimiento del tallo con respecto al control con agua destilada. En el resto de las cepas, no observamos diferencias significativas con respecto al control con agua destilada. Esto mismo ocurre con las raíces, donde no observamos diferencias significativas con respecto al control con agua destilada.
Cuando añadimos a los tratamientos con cepas bacterianas el aminoácido E10, podemos observar cómo la cepa AV-649 produce un ligero incremento del crecimiento del tallo con respecto al control con agua destilada, por lo que, estimularía el crecimiento de las semillas en combinación con este fertilizante. No ocurre lo mismo a nivel radicular, donde no se aprecian diferencias significativas.
Si comparamos los tratamientos de cepas bacterianas con respecto al control con aminoácido, podemos observar cómo todas las cepas excepto AV-642 y AV-673 incrementan el crecimiento de los tallos. Sin embargo, a nivel radicular no observamos diferencias con respecto al control con E10.
En el tratamiento con el aminoácido E46 no observamos diferencias significativas entre los tratamientos con aminoácido, las combinaciones de bacterias y aminoácido y el control con agua destilada.
En el caso del tratamiento con el aminoácido S20, pudimos observar como el tratamiento no incrementa el crecimiento con respecto al control con agua destilada. Sin embargo, cuando combinamos las diferentes cepas bacterianas con el aminoácido S20, pudimos comprobar un incremento del crecimiento del tallo, especialmente marcado en las cepas AV-649, AV-642 y AV-677, las cuales, superaban el crecimiento del control con agua destilada. Del mismo modo, pudimos observar un drástico incremento en el crecimiento de las raíces en el caso de las cepas AV-731 y AV-677 superando drásticamente el crecimiento del control con agua destilada. Con estos datos, podemos afirmar que la combinación de determinadas cepas bacterianas utilizadas en el ensayo con el aminoácido S20 funcionarían como bioestimulante potenciando de forma drástica el crecimiento de las semillas modelo.
Para el tratamiento con el fertilizante K6,5 observamos que no existen diferencias significativas entre el tratamiento con el aminoácido y el control con agua destilada. Sin embargo, cuando combinamos el K6,5 con las diferentes cepas bacterianas, pudimos observar un drástico incremento en el crecimiento del tallo superando en todos los casos a los controles tanto del aminoácido como de agua destilada excepto en la cepa AV-649, en la cual, no observamos diferencias significativas con respecto a los controles. En el caso de las raíces, no existieron diferencias significativas con respecto a los controles.
Resultados semillas tomate-bacterias
Resultados aminoácido E10
Resultados aminoácido E46
Resultados aminoácido S20
Resultados aminoácido K6’5
3. Evaluación del efecto de las bacterias y fertilizantes a base de aminoácidos en el crecimiento y desarrollo de explantos de Hypoestes en cultivo in vitro.
En este estudio se utilizó la selección completa de cepas bacterianas (AV-642, AV-649, AV-673, AV-675, AV-677, AV-685, AV-691, AV-701 y AV-731).
Para la evaluación del efecto de cepas bacterianas en explantos de Hypoestes en cultivo in vitro se utilizaron tres de los fertilizantes ensayados: E10, S20 y K6,5. Como controles, se utilizaron explantos sembrados en medio de cultivo in vitro suplementado con los aminoácidos (fertilizantes) sin inóculo bacteriano, con el fin de comprobar el efecto en el crecimiento de las plantas de las diferentes cepas bacterianas en combinación con los fertilizantes.
Para los ensayos realizados con el fertilizante E10, los resultados obtenidos en cuanto al número de tallos reflejaron que la única cepa para la que existieron diferencias estadísticamente significativas con respecto al control fue la cepa AV-701 aumentando el número de tallos por explanto. En cuanto a la longitud del tallo, sólo existieron diferencias estadísticamente significativas para las cepas AV-649, AV-675 y AV-701.
Para la longitud de raíces, sólo se pudieron analizar los explantos tratados con las cepas AV-673 y AV-685, ya que, fueron los únicos que presentaron crecimiento de raíz y, en comparación con el control, no existieron diferencias estadísticamente significativas.
En cuanto al peso seco, presentaron diferencias estadísticamente significativas todas las cepas ensayadas a excepción de la AV-673.
En el caso de los ensayos realizados con el fertilizante S20, encontramos diferencias estadísticamente significativas en cuanto al número de tallos para las cepas AV-701 y AV-731, observando un aumento de crecimiento con respecto al control. Para el resto de las cepas, no encontramos diferencias estadísticamente significativas. En cuanto a la longitud de los tallos, sólo se aprecian diferencias estadísticamente significativas para la cepa AV-731, donde observamos un crecimiento superior al resto.
Con respecto a las raíces, sólo observamos crecimiento en el tratamiento con la cepa AV-649, no habiendo crecimiento en el resto de los controles ni tratamientos, por lo que, podemos pensar que tanto el fertilizante S20 como las cepas bacterianas podrían inhibir el desarrollo de las raíces in vitro.
En cuanto al peso seco, tampoco encontramos diferencias estadísticamente significativas.
En los ensayos realizados con el fertilizante K6,5 los resultados relacionados con el número de tallos por explanto revelaron que existían diferencias estadísticamente significativas para todos los tratamientos con cepas bacterianas excepto para la cepa AV-642. Para la longitud de los tallos apreciamos que la mayoría de las cepas potenciaban el crecimiento de los explantos con respecto al control, encontrando diferencias estadísticamente significativas para todas las cepas excepto para AV-642 y AV-675 para las cuales, no encontramos diferencias estadísticamente significativas.
Con respecto a las raíces, no se obtuvo crecimiento ni en los tratamientos ni en los controles, por lo que, no se pudo realizar el análisis.
En cuanto al peso seco, se observaron diferencias estadísticamente significativas con respecto al control para todas los tratamientos con cepas bacterianas excepto para la cepa AV-642.
4. Determinación del potencial de las bacterias para sintetizar fitohormonas (auxinas).
Todas las cepas utilizadas en este estudio fueron capaces de sintetizar auxinas produciendo, al menos, 3.38 μg/ml. De todas ellas, la cepa AV-731 fue aquella que produjo una mayor concentración de auxinas, liberando al medio 10.82 μg/ml de estas sustancias. Aunque a priori parezcan cantidades muy pequeñas, debemos de tener en cuenta que concentraciones muy elevadas de auxinas pueden provocar toxicidad en la planta. Un claro ejemplo de esto son las bacterias fitopatógenas como Pseudomonas savastanoi que son capaces de sintetizar hasta 200 μg/ml, provocando un crecimiento descontrolado en la planta en forma de tumores.
Las bacterias aisladas de epidermis de aceituna podrían ejercer un potencial como bioestimulante para el crecimiento de las plantas.
CONCLUSIONES
Con los resultados obtenidos podemos concluir que:
-
- Las cepas bacterianas que mayor potencial bioestimulante ejercen sobre la germinación y desarrollo de semillas de Medicago sativa (alfalfa) son AV-675 y AV-685 incrementando el crecimiento de tallos y raíces, en el caso de AV-675, y sólo de raíces, en el caso de AV-685.
- Los ensayos de combinación de los diferentes aminoácidos con las cepas bacterianas para Medicago sativa concluyen que las cepas que más potencial tienen como bioestimulantes en estas semillas son AV-685 y AV-701, incrementando el crecimiento de raíz y tallo y superando a las semillas tratadas sólo con aminoácidos.
- En semillas de Medicago sativa, la cepa AV-685 en combinación con el aminoácido E10 es la única que supera al control con agua destilada potenciando el crecimiento de tallos.
- La cepa bacteriana que mayor potencial bioestimulante ejerce sobre la germinación y desarrollo de semillas de Solanum lycopersicum cerasiforme (tomate cherry) es AV-642 incrementando el crecimiento del tallo.
- Los ensayos con combinaciones de aminoácidos y cepas bacterianas muestran que, dependiendo del aminoácido ensayado, ejercen un efecto bioestimulante unas cepas bacterianas u otras, no pudiendo destacar el efecto de una cepa sobre ninguna otra ensayada.
- La combinación de todas las cepas con los diferentes fertilizantes, excepto E46, incrementa el potencial estimulador de ambos. Cabe destacar la combinación del fertilizante S20 con la cepa AV-677 cuyo potencial como bioestimulante se puede apreciar dado el drástico crecimiento de tallos y raíces de semillas de Solanum lycopersicum cerasiforme, superando el control con agua destilada con diferencias estadísticamente significativas.
- En los ensayos en cultivo in vitro de explantos de Hypoestes, podemos concluir que las cepas bacterianas que tienen un mayor potencial efecto bioestimulante en combinación con todos los fertilizantes ensayados fueron AV-701 y AV-731, incrementando el número de tallos y su longitud y el peso seco de las plantas. Sin embargo, ninguna ejerce un potencial efecto bioestimulante sobre el crecimiento de las raíces.
- La cepa con mayor capacidad de síntesis de auxinas fue AV-731. Esto junto con los ensayos realizados en explantos de Hypoestes in vitro, la convierten en una cepa con un alto potencial como bioestimulante para el crecimiento de las plantas.
Con todos los resultados expuestos anteriormente, podemos concluir que, aunque la mayoría de las cepas utilizadas en este estudio tienen potencial como promotoras del crecimiento vegetal, el éxito de su efecto como bioestimulantes podría depender de la planta huésped, así como, de la combinación que realicemos con los diferentes fertilizantes disponibles en el mercado.