Micro-organismos para mais performance das plantas: Pseudomonas fluorescens

1. Introducción

Las prácticas agrícolas que fomentan la salud y la calidad del suelo, combinadas con el uso de microorganismos para mejorar el crecimiento de las plantas, maximizan su rendimiento. Las tecnologías biológicas, como los inoculantes, actúan sobre el crecimiento de las plantas, aumentan el sistema radicular y absorben agua y nutrientes.
Como resultado, estas tecnologías ayudan a aumentar la productividad y la calidad del producto cosechado. Las plantas de alto rendimiento asociadas a un entorno favorable son más resistentes y están más preparadas para las condiciones edafoclimáticas más diversas.
Existe una gran variedad de microorganismos que actúan como promotores del crecimiento vegetal, con capacidad para aumentar el crecimiento de las plantas en diferentes fases de desarrollo a través de mecanismos directos o indirectos (Bakhshandeh et al., 2020; Sousa et al., 2021) (Figura 1).

Los mecanismos indirectos están relacionados con estrategias de biocontrol, es decir, protección contra patógenos a través de la síntesis de compuestos con efectos antibióticos, producción de exopolisacáridos, sideróforos, entre otros (Rodríguez & Fraga, 1999; Sharma et al., 2013). Los mecanismos directos se basan en la mejora de la adquisición de nutrientes, la fijación biológica de nitrógeno (FBN), la producción de sideróforos y la síntesis de fitohormonas, que estimulan el crecimiento radicular y mejoran el metabolismo de la planta, lo que se traduce en un mayor desarrollo de la parte aérea (Bakhshandeh et al., 2020; Sousa et al., 2021).
Este boletín presenta aspectos relacionados con el uso de la bacteria Pseudomonas fluorescens, presente en el inoculante ACTIBIO X PHOS, y los mecanismos implicados en la promoción del crecimiento de la planta.

2. Género Pseudomonas

El género Pseudomonas está formado por bacterias gramnegativas reconocidas por sus propiedades beneficiosas en los sectores agrícola, forestal y medioambiental. Sus beneficios para las plantas incluyen el biocontrol, la promoción del crecimiento vegetal y la mejora de la calidad del suelo y de los sistemas de producción.
Pseudomonas fluorescens se encuentra habitualmente en entornos naturales como el suelo, el agua y las superficies de las plantas, especialmente en la rizosfera. Tiene la capacidad de colonizar la rizosfera debido a la riqueza de compuestos exudados por las raíces. Como resultado, se asocia de forma natural con las raíces, colonizando los tejidos corticales y generando beneficios para las plantas (Santoyo et al., 2016).

3. ¿Cuáles son los principales mecanismos directos para promover el crecimiento de las plantas?

Las bacterias Pseudomonas fluorescens actúan de diversas formas, incluyendo la producción de ácidos orgánicos (que participan en la movilización del fosfato), fitohormonas, sideróforos (responsables de la complejación del Fe), enzimas (implicadas en la liberación del fosfato de la materia orgánica), entre otros mecanismos (Figura 2).

3.1 Producción de ácidos orgánicos

La producción de ácidos orgánicos por microorganismos es un importante mecanismo de movilización de fosfatos, liberando el P lábil retenido en el suelo y al que, en condiciones naturales, la planta no tendría acceso. Bacterias de los géneros Pseudomonas, Enterobacter y Bacillus (Biswas et al., 2018; Buch et al., 2008), Serratia y Pantoea (Sulbaran et al., 2009), así como hongos como Penicillium brevicompactum y Aspergillus niger (Rojas et al., 2018; Whitelaw, 1999) también son capaces de producir estos compuestos.
Los ácidos orgánicos son el resultado de procesos metabólicos microbianos naturales, principalmente la respiración oxidativa o la fermentación de fuentes orgánicas como la glucosa (Zaidi et al., 2009). La producción varía según la especie microbiana e incluso entre cepas específicas. Los principales tipos de ácidos orgánicos sintetizados son los ácidos láctico, málico, glucónico, acético, oxálico, propanedioico y tartárico (Kishore et al., 2015). Los estudios demuestran que Pseudomonas fluorescens contribuye significativamente a la producción de ácidos glucónico y propanodioico, que se encuentran entre los más eficientes en la movilización de nutrientes (Yu et al., 2019; Chen et al., 2015).

La solubilización se produce porque los grupos hidroxilo de los ácidos orgánicos acidifican el pH de la región de la rizosfera a través del intercambio de gases (O2/CO2). Este proceso libera iones fosfato de los complejos mediante la sustitución de protones por cationes, como Fe3+ y Al3+ (Goldstein, 1994), o mediante el intercambio de fosfato (PO42-) por aniones ácidos (Rawat et al., 2020) (Figura 3).

¿Pueden las bacterias movilizar todo el P del suelo?
No, ¡no todo el P del suelo puede ser movilizado por bacterias! En los suelos brasileños, el P suele unirse fuertemente a las partículas de arcilla (adsorción de P), dejándose inaccesible para las plantas. A medida que estos enlaces envejecen, se vuelven más fuertes e irreversibles.
Las bacterias movilizadoras de fosfato actúan únicamente sobre las fracciones lábiles de P, es decir, las fracciones que están débilmente unidas al suelo y pueden ser liberadas para su absorción por las raíces. Además, el uso de estas bacterias ayuda a reducir la conversión de P lábil en P no lábil, una forma más estable y no disponible que constituye la mayor parte del P total.
La transformación de P lábil en P no lábil comienza por la atracción electrostática entre las cargas del ion fosfato (H₂PO₃) y las cargas positivas de la arcilla. Posteriormente, la atracción electrostática provoca la adsorción por intercambio de ligandos, como OH₃ y OH₂+, desde la superficie de los óxidos a H₂PO₃ en la solución. La fijación ocurre cuando dos enlaces coordinados se forman con la superficie de la arcilla; Estos enlaces no permiten la desorción de P (Figura 4).

3.2 Fitohormonas

Algunos microorganismos tienen la capacidad de producir fitohormonas que favorecen el desarrollo vegetal, como auxinas, giberelinas y citoquininas, entre otras (Santner y Stelle, 2009). En el caso de Pseudomonas fluorescens, destaca la producción de ácido indolacético (AIA), precursor de la hormona auxina. La producción de esta fitohormona aumenta la división y elongación celular y, en consecuencia, el crecimiento radicular (Figura 5).

3.3 Sideróforos

Los sideróforos son sustancias orgánicas producidas por microorganismos y plantas con función complejante. Estos compuestos desempeñan un papel estratégico tanto en el suministro de Fe como en la respuesta al estrés causado por el exceso de Fe en el ambiente (Rawat et al., 2020).
En el caso de Pseudomonas fluorescens, la bacteria libera sideróforos como estrategia para complejar los iones férricos de los complejos Fe-P (Figura 6). Este proceso de complejación de Fe₃₄ libera fosfato, poniéndolo a disposición de las plantas.

¿Sabías?

En muchos microorganismos, la necesidad de Fe es proporcionalmente mayor que la de la mayoría de las plantas para su desarrollo. Este es el caso de Pseudomonas fluorescens, que produce sideróforos como estrategia de acceso.

3.4 Producción de enzimas (mineralización)

El P presente en forma orgánica en el suelo no está estructuralmente disponible para la absorción por las raíces de las plantas. Para ser absorbido, debe someterse a un proceso de mineralización.
Este proceso está mediado por microorganismos capaces de producir enzimas como fosfatasas y fitasas que descomponen las moléculas de ésteres de fosfato y fosfato de inositol, liberando formas que pueden ser absorbidas por las plantas (HPO₄₂ o H₂PO₄₂) (Moreira y Siqueira, 2006) (Figura 7).

4. Inoculante biológico líquido a base de Pseudomonas fluorescens: ACTIBIO X PHOS

Inóculo biológico líquido a base de Pseudomonas fluorescens (cepa ATCC 13525), eficaz para promover el crecimiento radicular y la movilización de nutrientes, especialmente fósforo. ACTBIO X PHOS está compuesto por el microorganismo más estudiado para la movilización de fosfato, con énfasis en el uso eficiente de nutrientes.

La adopción de tecnologías biológicas, como el inóculo ACTBIO X PHOS, ofrece un enfoque sostenible para la agricultura. Los mecanismos implicados optimizan la eficiencia del uso de fertilizantes y el sistema de producción, además de proporcionar mayor sostenibilidad y rentabilidad a los cultivos.
Ante condiciones climáticas cada vez más adversas, es crucial implementar soluciones que mejoren el sistema radicular, permitiendo a las plantas superar desafíos como el estrés hídrico. La integración de estas tecnologías con prácticas agrícolas modernas mejora la productividad y la calidad de los cultivos, promoviendo sistemas agrícolas más resilientes y eficientes.