La importancia de las bacterias solubilizadoras de fosforo en agricultura

Los microorganismos juegan un importante papel en procesos que afectan la transformacion del fosforo en el suelo y su disponibilidad para las plantas. En particular, pueden solubilizar y mineralizar formas de fosforo organicas e inorganicas a traves de mecanismos, como la liberacion de acidos organicos y de enzimas hidroliticas que incrementan la movilizacion y disponibilidad de este elemento para la nutricion de las plantas.

La mayoria de los suelos se encuentran deficientes de fosforo. Ademas, el uso permanente de fertilizantes quimicos representa un costo significativo para la agricultura en el mundo.

El uso de microorganismos como inoculantes para movilizar fuentes de fosforo pobremente disponibles en el suelo, constituye una alternativa para reducir la contaminacion ambiental y mejorar la productividad de los cultivos.

Los biofertilizantes o abonos biologicos estan basados en microorganismos que promueven y benefician la nutricion y el crecimiento de las plantas. Se trata de microorganismos del suelo, generalmente hongos y bacterias, que se asocian de manera natural a las raices de las plantas de una forma mas o menos intima. Estos microorganismos pueden facilitar de manera directa o indirecta, la disponibilidad de determinados nutrientes tales como: el nitrogeno, el fosforo y el agua, ademas de producir sustancias denominadas fitohormonas promotoras del crecimiento vegetal.

El uso de microorganismos como inoculantes para movilizar fuentes de fosforo pobremente disponibles en el suelo, constituye una alternativa para reducir la contaminacion ambiental y mejorar la productividad de los cultivos.

Los biofertilizantes o abonos biologicos estan basados en microorganismos que promueven y benefician la nutricion y el crecimiento de las plantas. Se trata de microorganismos del suelo, generalmente hongos y bacterias, que se asocian de manera natural a las raices de las plantas de una forma mas o menos intima. Estos microorganismos pueden facilitar de manera directa o indirecta, la disponibilidad de determinados nutrientes tales como: el nitrogeno, el fosforo y el agua, ademas de producir sustancias denominadas fitohormonas promotoras del crecimiento vegetal.

El uso de microorganismos como inoculantes para movilizar fuentes de fosforo pobremente disponibles en el suelo, constituye una alternativa para reducir la contaminacion ambiental y mejorar la productividad de los cultivos.

Los biofertilizantes o abonos biologicos estan basados en microorganismos que promueven y benefician la nutricion y el crecimiento de las plantas. Se trata de microorganismos del suelo, generalmente hongos y bacterias, que se asocian de manera natural a las raices de las plantas de una forma mas o menos intima. Estos microorganismos pueden facilitar de manera directa o indirecta, la disponibilidad de determinados nutrientes tales como: el nitrogeno, el fosforo y el agua, ademas de producir sustancias denominadas fitohormonas promotoras del crecimiento vegetal.

Algunos de estos microorganismos se pueden combinar resultando en efectos sinergicos cuando seaplican de manera conjunta. El uso de biofertilizantes origina procesos rapidos, consumen poca energia y no contaminan el medio ambiente. Su uso representa una importante alternativa para limitar el uso de abonos quimicos, menos rentables economicamente, a la vez que reduce su negativo impacto ambiental y mejora la productividad de los cultivos. A su vez, los biofertilizantes pueden ser de gran utilidad en la recuperacion de los terrenos marginales para su aprovechamiento agricola y forestal.

La mayoria de los suelos estan deficientes de fosforo y la disponibilidad de este elemento para las plantas es escasa, por lo que se requiere la aplicacion de fertilizantes para mantener los altos niveles de productividad.

La necesidad de busquedas alternativas que ayuden a minimizar el efecto adverso de los mismos al medio ambiente y la disponibilidad cada vez mayor del fosforo para las plantas es de gran interes hoy en dia para la agricultura; por ello, el uso de microorganismos que solubilicen fosforo a traves de diferentes mecanismos y su inoculacion en altas concentraciones con relacion a las que normalmente se encuentran en el suelo constituye una ventaja para su uso como biofertilizantes mejorando las condiciones de crecimiento en las plantas.

Inoculantes microbianos. Mecanismos

Muchos de los microorganismos del suelo tienen la habilidad de estimular el crecimiento de las plantas. Con la intencion de disminuir los fertilizantes quimicos, los microorganismos con efecto benefico sobre las plantas tienen un potencial considerable como biofertilizantes y como agentes de biocontrol. Pueden distinguirse tres grandes grupos: fijadores de nitrogeno; hongos micorrizicos y promotores del crecimiento vegetal, entre los que encontramos bacterias y hongos. A las bacterias se les conoce como rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR). Esta designacion se refiere a bacterias de vida libre que se localizan muy cerca o adentro de las raices de las plantas y que tienen un efecto benefico sobre el crecimiento de las mismas. Estas bacterias se las han encontrado en asociacion con las raices de numerosas especies de plantas, incluso han sido tambien reportadas en ambientes marinos (manglares).

Entre las caracteristicas mas distintivas que definen a las PGPR figuran las siguientes:

• no requieran de la invasion interna de tejidos en plantas, como ocurre en hongos micorrizicos con la formacion de arbusculos o nodulos en el caso de Rhizobium

• es importante que tengan una elevada densidad poblacional en la rizosfera despues de su inoculacion, ya que una poblacion que declina rapidamente tiene una baja capacidad competitiva con la microflora nativa del suelo.

• deben presentar una capacidad de colonizacion efectiva en la superficie de la raiz y, como consecuencia, influir positivamente en el crecimiento de la planta.

• que no produzcan ningun daño en el hombre.

El crecimiento de las plantas puede ser, en parte, producto de la habilidad de las rizobacterias para ayudar a su continuo desarrollo, a traves de diferentes mecanismos. Entre los principales mecanismos podemos citar: la fijacion biologica de nitrogeno, la solubilizacion de fosforo, la produccion de quelantes de hierro, la produccion de fitohormonas que disparan respuestas y reacciones claves en el crecimiento de las plantas, asi como la estimulacion de este crecimiento indirectamente por la sintesis de la enzima ACC deiaminasa y la inhibicion del crecimiento de microorganismos fitopatogenos a traves de sustancias que son exudadas al suelo como por ejemplo: antibioticos, sideroforos y enzimas con actividad litica sobre la pared de muchos hongos y bacterias.

Dentro de los microorganismos promotores del crecimiento de las plantas podemos encontrar cepas de diferentes generos como, Pseudomonas, Azospirillum, Bacillus, Enterobacter, Rhizobium, Burkholderia y Erwinia entre otros.

Peculiaridades de los inoculantes microbianos

Las bacterias promotoras del crecimiento constituyen una alternativa interesante para favorecer la nutricion mineral de las plantas, incrementar la productividad de los cultivos, y a su vez son mas faciles de modificar por tecnicas de biologia molecular que un organismo altamente complejo.

Aunque los prospectos para desarrollar inoculantes microbianos que mejoren la movilizacion del fosforo del suelo han sido propuestos desde hace varias decadas, es evidente que la propuesta es altamente problematica. De hecho, es argumentable que las oportunidades de exito pueden ser mejoradas con un mayor conocimiento de los procesos y los organismos claves involucrados. Sin embargo, la complejidad de la interaccion entre los microorganismos y las plantas en el suelo parece ser el mayor obstaculo. En este sentido, la manipulacion genetica de los microorganismos y las plantas pudiera incrementar la capacidad de movilizar fuentes de fosforo pobremente disponibles.

En cada caso, es necesario un mayor conocimiento de las caracteristicas propias de los microorganismos para entonces diseñar metodos para introducir inoculantes como componentes persistentes de la microflora del suelo. Es de destacar la gran ventaja que ofrecen los microorganismos multifuncion: microorganismos conocidos por sus cualidades beneficiosas para las plantas, a los que se puede transferir mediante manipulacion genetica la capacidad para nuevos caracteres de interes, con vistas a reunir en una misma cepa, varios factores que promueven el crecimiento vegetal.

Fosforo: elemento esencial para la vida

El fosforo es uno de los elementos quimicos esenciales para la vida. Forma parte de los acidos nucleicos (ADN y ARN), del ATP y de otras moleculas que tienen el ion fosfato y que almacenan la energia quimica, forma parte ademas de los fosfolipidos que integran y dan flexibilidad a las membranas celulares, y de los huesos y dientes de los animales. Esta en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2 %, aproximadamente y en los animales hasta el 1 % de su masa puede ser fosforo.

Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. En general, los suelos agricolas contienen buenas reservas de fosforo como consecuencia de la aplicacion regular de fertilizantes, pero su disponibilidad para la planta es escasa debido a los procesos quimicos que fijan el fosforo soluble de los fertilizantes en formas insolubles no aptas para la nutricion vegetal, por ejemplo la formacion de fosfatos de calcio en suelos alcalinos y los fosfatos de hierro y aluminio en suelos acidos.

El fosforo se encuentra en los suelos tanto en formas organicas como inorganicas. Entre el 50 y el 80 % del fosforo organico lo constituye el acido fitico. Las plantas absorben el fosforo casi exclusivamente en la forma soluble, representadas por aniones fosfatos. Las concentraciones de estos aniones en solucion se encuentran alrededor de 1 y 10 μM en equilibrio con la fase solida del suelo. De esta manera, el fosforo inorganico disuelto satisface la demanda de los cultivos por unas pocas horas durante el periodo de crecimiento, considerando que estas cantidades son extremadamente pequeñas en comparacion con las necesarias para los procesos biologicos asociados al crecimiento optimo de las plantas.

Importancia de la solubilizacion de fosforo en los biofertilizantes

Los microorganismos solubilizadores de fosforo constituyen hasta un 40 % de la poblacion de bacterias del suelo y una porcion significativa de ellos son aislados de la rizosfera.

Numerosos estudios han demostrado que la respuesta de las plantas a una inoculacion microbial en muchos casos ha sido atribuida a mejorar la adquisicion de fosforo por las mismas. Esto ha generado un rango de microorganismos con un amplio potencial para incrementar la disponibilidad de fosforo, los cuales han sido identificados y caracterizados. Dentro de estos aislamientos encontramos hongos como Aspergillus niger y bacterias como es el caso de Bacillus sp. y Pseudomonas sp.

Un ejemplo en este sentido lo constituye la co-inoculacion de Pseudomonas striada y Bacillus polymyxa, con microorganismos fijadores de nitrogeno como es el caso de Azospirillum brasilense; este experimento dio lugar a la acumulacion optima de nitrogeno y fosforo necesaria para el crecimiento de las plantas estudiadas, cuando la inoculacion se realizo con los microorganismos por separado se mostro un resultado completamente diferente.

Los microorganismos pueden ademas relacionarse entre si, dando lugar, en muchos casos a interacciones sinergicas que favorecen el crecimiento de la planta.

Un ejemplo de este sinergismo lo constituye la interaccion entre las micorrizas: simbiosis formada por ciertos hongos del suelo y la raiz y los microorganismos solubilizadores de fosforo. Las micorrizas poseen estructuras tipicas de intercambio nutricional dentro de la raiz y una abundante red de micelio fuera de esta, que le permite a la raiz explorar de forma mas extensa el suelo y aprovechar mejor los elementos de poca movilidad como el fosforo.

Los microorganismos solubilizadores de fosforo juegan un importante papel en la adquisicion de fosforo por parte de las plantas. Este nutriente es considerado uno de los mas limitados en nuestra agricultura y de gran importancia para la nutricion vegetal.

La ingenieria genetica ofrece la posibilidad de aislar y caracterizar genes nuevos relacionados con la solubilizacion de fosforo mineral u organico, y su manipulacion constituye una via para incorporar a bacterias promotoras del crecimiento vegetal esta capacidad y asi mejorar la disponibilidad de fosforo a las plantas. La posibilidad de obtener biofertilizantes basados en estos microorganismos lograria un efecto positivo en las plantas y un impacto ecologico beneficioso al medio ambiente.

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