Una bacteria que aporta nitrogeno y evita el uso de fertilizantes quimicos

Aplicar medidas alternativas al uso de fertilizantes nitrogenados convencionales en agricultura es uno de los objetivos en el que trabajan investigadores de todo el mundo. En este reto, un grupo multidisciplinar de la Universidad de Sevilla trabaja con la bacteria Rhizobium tropici que es capaz de interaccionar con distintas leguminosas como las judias para fijar nitrogeno atmosferico que incorporan a las plantas, al tiempo que la bacteria obtiene nutrientes para su crecimiento y superviviencia.

La fijacion biologica de nitrogeno se produce en unas estructuras formadas en las raices de las plantas leguminosas, denominadas nodulos, donde se localiza las bacterias. Esta relacion de simbiosis, en las que ambos organismos obtienen beneficios, es especialmente interesante en tanto que se produce de manera natural y disminuye los efectos adversos que generan los fertilizantes quimicos nitrogenados.

Para que se produzca esta simbiosis se requiere un dialogo molecular entre la bacteria y la planta. En esta comunicacion, las raices de la planta leguminosa secreta sustancias del tipo de los flavonoides que son detectadas por la bacteria que a su vez sintetiza y excreta unas moleculas, denominadas factores de nodulacion, que interaccionan con la raices de la leguminosa hospedadora y que son esenciales para la formacion de los nodulos.

Los resultados obtenidos de la regulacion de las moleculas de señalizacion sintetizadas por CIAT 899 demuestran que esta bacteria es capaz de sintetizar factores de nodulacion no solo en presencia de los flavonoides secretados por la raices de la leguminosa, concretamente la judia, sino tambien cuando la bacteria crece en condiciones de estres osmotico, como puede ser el estres salino.

De hecho, se ha demostrado, que CIAT 899, produce mas factores de nodulacion en situaciones de estres salino en ausencia de las moleculas de señalizacion de la planta (los flavonoides) que en condiciones no estresante y en presencia de los flavonoides excretados por las raices de las leguminosas. Actualmente, aunque ya disponemos de fuertes indicios que indican cual es el gen regulador responsable de la biosintesis de los factores de nodulacion en respuesta al estres salino”, explica el profesor de la Universidad de Sevilla, Francisco Javier Ollero.

“Estos estudios son muy interesantes desde el punto de vista biologico porque analizamos las señales de comunicacion que ponen en contacto a un organismo superior (la planta) con otro inferior (las bacterias) con el objetivo de obtener un beneficio mutuo, pero que con nuestra investigacion este “beneficio” puede ser aplicado en la agricultura con la consiguiente rentabilidad, tanto economica como medio ambiental, para el agricultor y la sociedad en general”, enfatiza este investigador.

En la actualidad, mas de 500 millones de personas consumen esta legumbre (la judia, alubia, poroto o frijol) en el mundo. En paises como Brasil se utilizan inoculantes basados en los rizobios (biofertilizantes) para inocular los mas de 5 millones de hectareas dedicadas a su cultivo, como los mas de 30 millones de hectareas dedicadas al cultivo de la soja, leguminosa grano muy importante para el consumo humano y animal.

Del laboratorio a la empresa

Estos investigadores del departamento de Microbiologia trabajan en colaboracion con el departamento de Quimica Organica, con los Servicios Generales de Resonancia Magnetica Nuclear (RMN) y de Espectrometria de Masas de la Universidad de Sevilla y con EMBRAPA soja, centro publico de investigacion en Brasil y con Total Biotecnologia, primera empresa de produccion de inoculantes en Brasil.

Tras mas de dos decadas de investigacion, muchos de los resultados obtenidos se han visto ademas materializados en la puesta en marcha de ResBioAgro, S.L. Una empresa de base tecnologica (EBT) de la Universidad de Sevilla que desarrolla su propio conocimiento y tecnologia para ponerlos en valor y transferirlos, en cooperacion y alianza con los grupos de investigacion y empresas del sector, con el objetivo de utilizar microorganismos como aliados eficaces para aportar soluciones biotecnologicas al sector agroalimentario, energetico y ambiental, a traves de productos y servicios de calidad respetuosos con el medio ambiente.

ResBioAgro, S.L. constituida en el año 2009, nace como una spin off basada en el conocimiento generado por investigadores de cuatro grupos de investigacion de la Universidad de Sevilla, promotores de la empresa, fundamentalmente aplicando los conocimientos cientificos obtenidos en los estudios con los microorganismos a la biotecnologia aplicada. La idea de creacion de ResBioAgro esta basada en proporcionar soluciones alternativas a la agricultura salvaguardando el medioambiente, pieza clave de la idea emprendedora.

Referencias bibliograficas:

Pablo del Cerro, Amanda Alves Paiva Rolla-Santos, Douglas Fabiano Gomes, Bettina Berquo Marks, Maria del Rosario Espuny, Miguel Angel Rodriguez-Carvajal, Maria Eugenia Soria-Diaz, Andre Shigueyoshi Nakatani, Mariangela Hungria, Francisco Javier Ollero y Manuel Megias. Opening the “black box” of nodD3, nodD4 and nodD5 genes of Rhizobium tropici strain CIAT 89. BMC Genomics. 2015. DOI: 10.1186/s12864-015-2033-z

Pablo del Cerro, Amanda Alves Paiva Rolla-Santos, Douglas Fabiano Gomes, Bettina Berquo Marks, Francisco Perez-Montaño, Miguel Angel Rodriguez-Carvajal, Andre Shigueyoshi Nakatani, Antonio Gil-Serrano, Manuel Megias, Francisco Javier Ollero y Mariangela Hungria. Regulatory nodD1 and nodD2 genes of Rhizobium tropici strain CIAT 899 and their roles in the early stages of molecular signaling and host-legume nodulation.  BMC Genomics 2015. DOI: 10.1186/s12864-015-1458-8

universidadagricola.com

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