Un equipo de la Estación Experimental del Zaidín (EEZ-CSIC), en Granada, y del Instituto Superior de Investigaciones Biológicas (Insibio, Conicet-UNT), en Argentina, ha comprobado que las interacciones entre bacterias del suelo condicionan los beneficios que trasladan a los cultivos.
En sus ensayos observaron que, cuando dos bacterias establecen una relación positiva, pueden reforzar funciones esenciales para la caña de azúcar, como optimizar la absorción de nutrientes, favorecer el crecimiento radicular o aumentar la resistencia frente a patógenos.
Los datos obtenidos indican que los efectos ventajosos de estos microorganismos no dependen solo de la acción aislada de cada bacteria, sino también de cómo se relacionan con otras especies presentes en el mismo entorno.
Las plantas alojan comunidades bacterianas que habitan en su entorno inmediato o incluso en el interior de sus tejidos. Algunas colonizan la franja de suelo que rodea las raíces, mientras que otras viven dentro de la planta sin causarle perjuicio.
En este contexto, los investigadores constataron que las bacterias situadas alrededor de las raíces muestran con mayor frecuencia comportamientos competitivos, mientras que en las que residen dentro de los tejidos vegetales predominan las interacciones de tipo positivo.
La aportación principal de este trabajo es evidenciar que las relaciones entre distintas bacterias pueden alterar procesos esenciales para la planta, como la captación de nutrientes o la síntesis de compuestos que favorecen su desarrollo.
Aunque la investigación aún no ha definido una combinación específica de microorganismos lista para su aplicación directa en campo, los autores subrayan que descifrar estas interacciones abre la puerta a diseñar en el futuro ‘cócteles’ de microbios beneficiosos que impulsen el crecimiento de los cultivos y actúen como complemento de los fertilizantes convencionales.
En la actualidad, buena parte de estos productos comerciales se formula a partir de una sola bacteria.
Sin embargo, en los ecosistemas naturales las plantas se asocian con consorcios microbianos complejos; es decir, comunidades formadas por distintas bacterias que conviven e interactúan entre sí.
“Las funciones beneficiosas pueden depender de la interacción entre bacterias, por lo que analizar estos comportamientos es un paso fundamental para desarrollar consorcios microbianos que funcionen bien”, señala a la Fundación Descubre el investigador de la EEZ-CSIC Manuel Espinosa.
Comportamiento colectivo de las bacterias
Según detalla el equipo en el artículo “Interspecies interactions among sugarcane-associated bacteria and their impact on plant growth promotion traits”, publicado en la revista Frontiers in Microbiology, muchas funciones atribuidas a bacterias beneficiosas se originan en realidad en su comportamiento colectivo dentro de la comunidad microbiana, es decir, en cómo se relacionan entre ellas.
Para caracterizar estas comunidades, los científicos recolectaron en campo plantas de caña de azúcar, un modelo muy utilizado en microbiología agrícola por su relevancia económica y por la elevada diversidad de bacterias beneficiosas que alberga.
Posteriormente, aislaron bacterias tanto de la superficie de las raíces como del interior de los tejidos. Después cultivaron los microorganismos in vitro en el laboratorio y analizaron su ADN para identificar las distintas especies presentes.
En total, obtuvieron 32 bacterias diferentes, 16 procedentes de la rizosfera y 16 del interior de los tejidos de la planta. A continuación, llevaron a cabo ensayos para evaluar cómo interactuaban entre sí.
Para ello, enfrentaron cada bacteria con las demás en 120 combinaciones posibles dentro de cada grupo, registrando si la relación resultaba positiva, negativa o neutra.
Los resultados confirmaron que las bacterias de las raíces tendían a competir con mayor frecuencia, mientras que entre las que habitan el interior de los tejidos vegetales eran más habituales las interacciones positivas.
Cambios en las funciones beneficiosas
Además de describir cómo se relacionaban, el equipo analizó si estas interacciones modificaban funciones consideradas beneficiosas para las plantas.
Entre otros aspectos, examinaron si estas bacterias contribuyen a que la planta se alimente mejor y crezca con más vigor.
En concreto, evaluaron su capacidad para transformar nutrientes del suelo, como el fósforo —presente en la tierra, pero no siempre en formas asimilables para la planta—, facilitar la captación de hierro o producir sustancias que estimulan el desarrollo radicular.
Los ensayos demostraron que estas funciones pueden intensificarse, reducirse o incluso variar en función de qué otras bacterias estén presentes.
En algunos casos, una bacteria que no mostraba una determinada función cuando se cultivaba en solitario podía activarla al interactuar con otra especie.
“Esto significa que el comportamiento beneficioso de estos microorganismos no puede predecirse únicamente estudiando cada especie por separado, sino que depende también de las relaciones que se establecen dentro de la comunidad microbiana”, aclara Manuel Espinosa.
Hacia biofertilizantes más eficaces
El siguiente paso del grupo Biología Integrativa de Bacterias Asociadas a Plantas de la EEZ-CSIC y del grupo Interacciones Microbianas del Instituto Superior de Investigaciones Biológicas será comprobar en ensayos con plantas en invernadero y, más adelante, en parcelas de campo, si las combinaciones de bacterias que muestran interacciones positivas en el laboratorio mejoran realmente el crecimiento y la salud de los cultivos en condiciones reales.
De este modo, esta línea de trabajo podría contribuir al desarrollo de prácticas agrícolas más sostenibles, que complementen el uso de fertilizantes tradicionales y ayuden a aumentar la productividad en suelos empobrecidos o degradados.
Este estudio cuenta con el apoyo financiero de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y de la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación de Argentina.