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Inoculante microbiano

Los inoculantes microbianos , también conocidos como inoculantes de suelo o bioinoculantes , son enmiendas agrícolas que utilizan microbios rizosféricos o endofíticos beneficiosos para promover la salud de las plantas. Muchos de los microbios involucrados forman relaciones simbióticas con los cultivos objetivo donde ambas partes se benefician ( mutualismo ). Si bien los inoculantes microbianos se aplican para mejorar la nutrición de las plantas, también se pueden utilizar para promover el crecimiento de las plantas estimulando la producción de hormonas vegetales. [1] [2] Aunque los inoculantes bacterianos y fúngicos son comunes, la inoculación con arqueas para promover el crecimiento de las plantas se está estudiando cada vez más. [3]

La investigación sobre los beneficios de los inoculantes en la agricultura va más allá de su capacidad como biofertilizantes . Los inoculantes microbianos pueden inducir resistencia sistémica adquirida (SAR) de especies de cultivos a varias enfermedades comunes de los cultivos (proporciona resistencia contra patógenos). Hasta ahora se ha demostrado SAR para el mildiú polvoriento ( Blumeria graminis f. sp. hordei , Heitefuss, 2001), para llevar ( Gaeumannomyces graminis var. tritici , Khaosaad et al. , 2007), mancha foliar ( Pseudomonas syringae , Ramos Solano et al. , 2008) y pudrición de la raíz ( Fusarium culmorum , Waller et al. 2005).

Sin embargo, se reconoce cada vez más que los inoculantes microbianos a menudo modifican la comunidad microbiana del suelo (Mawarda et al. , 2020).

Bacteriano

Inoculantes rizobacterianos

Las rizobacterias comúnmente aplicadas como inoculantes incluyen fijadores de nitrógeno, solubilizadores de fosfato y otras bacterias beneficiosas asociadas a las raíces que mejoran la disponibilidad de los macronutrientes nitrógeno y fósforo para la planta huésped. Estas bacterias se denominan comúnmente rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR).

Bacterias fijadoras de nitrógeno

Las rizobacterias más comúnmente aplicadas son Rhizobium y géneros estrechamente relacionados. Los Rhizobium son bacterias fijadoras de nitrógeno que forman asociaciones simbióticas dentro de nódulos en las raíces de las leguminosas . Esto aumenta la nutrición de nitrógeno del huésped y es importante para el cultivo de soja, garbanzos y muchas otras leguminosas. Para cultivos no leguminosos, se ha demostrado que Azospirillum es beneficioso en algunos casos para la fijación de nitrógeno y la nutrición de las plantas. [1]

Para los cultivos de cereales, las rizobacterias diazotróficas han aumentado el crecimiento de las plantas, [4] el rendimiento de grano (Caballero-Mellado et al. , 1992), la absorción de nitrógeno y fósforo, [4] y el nitrógeno (Caballero-Mellado et al. , 1992), el fósforo ( Caballero-Mellado et al. , 1992; Belimov et al. , 1995) y contenido de potasio (Caballero-Mellado et al. , 1992). Las rizobacterias viven en los nudos de las raíces y están asociadas con las leguminosas.

Bacterias solubilizadoras de fosfato

Para mejorar la nutrición con fósforo, también ha recibido atención el uso de bacterias solubilizadoras de fosfato (PSB), como Agrobacterium radiobacter (Belimov et al. , 1995a; 1995b; Singh & Kapoor, 1999). Como sugiere el nombre, las PSB son bacterias de vida libre que descomponen los fosfatos inorgánicos del suelo en formas más simples que permiten la absorción por las plantas.

Inoculantes de hongos

Las relaciones simbióticas entre hongos y raíces de plantas se denominan asociaciones de micorrizas . [5] Estas relaciones simbióticas están presentes en casi todas las plantas terrestres y brindan ventajas para la supervivencia tanto de las plantas como de los hongos. [5] La planta puede dar más del 5-30% de su producción de energía a los hongos a cambio de aumentar el área de absorción de las raíces con hifas , lo que le da a la planta acceso a nutrientes que de otro modo no podría obtener. [5] [6] Las dos micorrizas más comunes son las micorrizas arbusculares y las ectomicorrizas . Las asociaciones de ectomicorrizas se encuentran más comúnmente en especies leñosas y tienen menos implicaciones para los sistemas agrícolas. [7]  

Micorrizas arbusculares

Este diagrama muestra la relación simbiótica beneficiosa entre las raíces de una planta y un hongo asociado, lo que se conoce como asociación de micorrizas . [5] Las plantas pueden dar más del 5-30% de su producción fotosintética a esta relación, representada por G, a cambio de una mayor absorción de nutrientes, a través de hifas , que extienden el área de absorción de las raíces de la planta, dándole acceso a los nutrientes que de otro modo tendría. no poder alcanzar, que está representado por N y P. [5]

La micorriza arbuscular (MA) ha recibido atención como una posible enmienda agrícola por su capacidad para acceder y proporcionar fósforo a la planta huésped. [7] Bajo un sistema de invernadero de fertilización reducida que fue inoculado con una mezcla de hongos AM y rizobacterias , los rendimientos de tomate que se obtuvieron con una fertilidad del 100% se alcanzaron con una fertilidad del 70%. [8] Esta reducción del 30% en la aplicación de fertilizantes puede ayudar a reducir la contaminación por nutrientes y ayudar a prolongar los recursos minerales finitos como el fósforo ( pico de fósforo ). Otros efectos incluyen aumentos en la tolerancia a la salinidad , [9] tolerancia a la sequía, [10] y resistencia a la toxicidad de trazas de metales. [11]

Socios fúngicos

La inoculación de hongos por sí sola puede beneficiar a las plantas hospedantes. La inoculación combinada con otras enmiendas puede mejorar aún más las condiciones. La inoculación de micorrizas arbusculares combinada con compost es una enmienda doméstica común para jardines personales, agricultura y viveros. Se ha observado que este emparejamiento también puede promover funciones microbianas en suelos que han sido afectados por la minería . [12]

Ciertos socios fúngicos se desarrollan mejor en ecotonos específicos o con ciertos cultivos. La inoculación de micorrizas arbusculares combinada con bacterias promotoras del crecimiento de las plantas dio como resultado un mayor rendimiento y una maduración más rápida en los arrozales de secano. [13]

El crecimiento del maíz mejoró después de una enmienda con micorrizas arbusculares y biocarbón . Esta enmienda también puede disminuir la absorción de cadmio por los cultivos. [14]

Uso de inoculantes

Los inoculantes fúngicos se pueden utilizar con o sin enmiendas adicionales en jardines privados, granjas, producción agrícola, viveros nativos y proyectos de restauración de tierras.

Inoculantes compuestos

Se ha demostrado que la combinación de cepas de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) beneficia al arroz y la cebada. [15] [16] El principal beneficio de la inoculación dual es una mayor absorción de nutrientes por parte de las plantas tanto del suelo como de los fertilizantes. [15] También se ha demostrado que múltiples cepas de inoculante aumentan la actividad nitrogenasa total en comparación con cepas individuales de inoculantes, incluso cuando solo una cepa es diazotrófica . [15] [17] [18]

La combinación de PGPR y micorrizas arbusculares puede ser útil para aumentar el crecimiento del trigo en suelos pobres en nutrientes [19] y mejorar la extracción de nitrógeno de suelos fertilizados. [20]

Ver también

Referencias

  1. ^ ab Basán, Yoav; Holguín, Gina (1997). "Azospirillum - relaciones entre plantas: avances ambientales y fisiológicos (1990-1996)". Revista Canadiense de Microbiología . 43 (2): 103–121. doi :10.1139/m97-015. S2CID  6840330.
  2. ^ Sullivan, Preston (2001). Enmiendas alternativas de suelos (PDF) (Reporte). Transferencia de Tecnología Apropiada para las Zonas Rurales.
  3. ^ Chow, Chanelle; Padda, Kiran Preet; Puri, Akshit; Chanway, Chris P. (20 de septiembre de 2022). "Un enfoque arcaico de una cuestión moderna: arqueas endofíticas para la agricultura sostenible". Microbiología actual . 79 (11): 322. doi :10.1007/s00284-022-03016-y. ISSN  1432-0991. PMID  36125558. S2CID  252376815.
  4. ^ ab Galal, YGM, El-Ghandour, IA, Osman, ME y Abdel Raouf, AMN (2003), El efecto de la inoculación con micorrizas y rizobios en el crecimiento y rendimiento del trigo en relación con la fertilización con nitrógeno y fósforo según lo evaluado por 15n técnicas, Simbiosis, 34(2), 171-183.
  5. ^ abcde Brady, Nyle C. (2010). Elementos de la naturaleza y propiedades de los suelos . Weil, Ray R. (Tercera ed.). Upper Saddle River, Nueva Jersey, págs. 343–346. ISBN 9780135014332. OCLC  276340542.{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )
  6. ^ "Micorrizas | Recursos web de David Sylvia". sitios.psu.edu . Consultado el 24 de octubre de 2019 .
  7. ^ ab Chapin, F. Stuart; Matson, Pamela A.; Vitousek, Peter M. (2011). Principios de la ecología de los ecosistemas terrestres . Nueva York, Nueva York: Springer Nueva York. págs. 243–244. doi :10.1007/978-1-4419-9504-9. ISBN 9781441995032.
  8. ^ Adesemoye, AO; Torberto, HA; Kloepper, JW (noviembre de 2009). "Las rizobacterias que promueven el crecimiento de las plantas permiten tasas de aplicación reducidas de fertilizantes químicos". Ecología microbiana . 58 (4): 921–929. doi :10.1007/s00248-009-9531-y. ISSN  0095-3628. PMID  19466478. S2CID  8789559.
  9. ^ Hirrel, MC y Gerdemann, JW, 1980. Crecimiento mejorado de cebolla y pimiento morrón en suelos salinos mediante dos hongos micorrízicos vesiculares-arbusculares 1. Soil Science Society of America Journal, 44 (3), páginas 654-655.
  10. ^ Ferrazzano, S. y Williamson, P. (2013). Beneficios de la inoculación de micorrizas en la reintroducción de especies de plantas en peligro de extinción en condiciones de sequía. Revista de entornos áridos, 98, páginas 123-125.
  11. ^ Firmin, S., Labidi, S., Fontaine, J., Laruelle, F., Tisserant, B., Nsanganwimana, F., Pourrut, B., Dalpé, Y., Grandmougin, A., Douay, F. , Shirali, P., Verdin, A. y Lounès-Hadj Sahraoui, A. (2015). La inoculación de hongos micorrízicos arbusculares protege a Miscanthus×giganteus contra la toxicidad de oligoelementos en un sitio altamente contaminado con metales. Ciencia del Medio Ambiente Total, 527-528, págs.91-99.
  12. ^ Kohler, J., Caravaca, F., Azcón, R., Díaz, G. y Roldán, A. (2015). La combinación de la adición de compost y la inoculación de micorrizas arbusculares produjo efectos positivos y sinérgicos en el fitomanejo de relaves de una mina semiárida. Ciencia del Medio Ambiente Total, 514, págs.42-48.
  13. ^ Diedhiou, A., Mbaye, F., Mbodj, D., Faye, M., Pignoly, S., Ndoye, I., Djaman, K., Gaye, S., Kane, A., Laplaze, L. , Manneh, B. y Champion, A. (2016). Los ensayos de campo revelan respuestas específicas de ecotipo a la inoculación de micorrizas en el arroz. MÁS UNO, 11(12), p.e0167014.
  14. ^ Liu, L., Li, J., Yue, F., Yan, X., Wang, F., Bloszies, S. y Wang, Y. (2018). Efectos de la inoculación de micorrizas arbusculares y la enmienda de biocarbón sobre el crecimiento del maíz, la absorción de cadmio y la especiación de cadmio en suelos contaminados con cadmio. Quimiosfera, 194, págs.495-503.
  15. ^ abc Belimov, AA, Kojemiakov, AP y Chuvarliyeva, CV (1995a) Interacción entre cebada y cultivos mixtos de bacterias fijadoras de nitrógeno y solubilizadoras de fosfato. Planta y Suelo, 173, 29-37.
  16. ^ Kennedy, Iván R. (2001). "Biofertilizantes en acción". Biología Funcional de las Plantas . 28 (9): 825. doi : 10.1071/pp01169. ISSN  1445-4408.
  17. ^ Khammas, KM; Kaiser, P. (agosto de 1992). "Descomposición de pectina y fijación de nitrógeno asociada por cultivos mixtos de especies de Azospirillum y Bacillus". Revista Canadiense de Microbiología . 38 (8): 794–797. doi :10.1139/m92-129. ISSN  0008-4166. PMID  1458371.
  18. ^ Cacciari, Isabel; Lippi, Daniela; Ippoliti, Silvia; Pietrosanti, Tito; Pietrosanti, Walter (julio de 1989). "¿Respuesta al oxígeno del Azospirillum brasilense diazotrófico? Cultivo discontinuo mixto de Arthrobacter giacomelloi". Archivos de Microbiología . 152 (2): 111-114. doi :10.1007/bf00456086. ISSN  0302-8933. S2CID  10850392.
  19. ^ Singh, S. & Kapoor, KK (1999) La inoculación con microorganismos solubilizadores de fosfato y un hongo micorrízico vesicular-arbuscular mejora el rendimiento de materia seca y la absorción de nutrientes por parte del trigo cultivado en suelos arenosos. Biología y fertilidad de los suelos, 28, 139-144.
  20. ^ Galal, YGM, El-Ghandour, IA, Osman, ME y Abdel Raouf, AMN (2003), El efecto de la inoculación con micorrizas y rizobios en el crecimiento y rendimiento del trigo en relación con la fertilización con nitrógeno y fósforo evaluado mediante técnicas 15n , Simbiosis, 34(2), 171-183.

Bibliografía

enlaces externos