Comprueban el efecto de una bacteria que promueve el crecimiento y mejora la defensa de las plantas

Las bacterias denominadas PGPRs (sigla en inglés para Plant Growth Promoting Rhizobacteria, es decir rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal) son un conjunto de microorganismos que tienen efectos benéficos para las plantas, ya que al estar en contacto con ellas las ayudan a mejorar su crecimiento y les otorgan una mayor protección contra otros organismos causantes de enfermedades. Recientemente, un equipo de investigadoras del CONICET en el Instituto Tecnológico de Chascomús (INTECH, CONICET-UNSAM) logró comprobar el efecto de una bacteria de este tipo sobre una planta modelo, lo que se configura como un importante avance para testear su acción sobre otras especies vegetales de importancia económica y ser considerada a futuro como base para la elaboración de fertilizantes biológicos, contribuyendo así a la reducción del uso de sustancias químicas. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Journal of Plant Growth Regulation.

El trabajo se centró en los mecanismos moleculares y bioquímicos gracias a los cuales la bacteria (una cepa del género Burkholderia aislada de plantas de arveja en la India) genera efectos positivos en las especies vegetales, y se realizó sobre una planta usada habitualmente como modelo de estudio denominada Arabidopsis thaliana. “Una de nuestras líneas de investigación busca obtener información sobre las vías de señalización y los mecanismos que utiliza este tipo de bacterias para generar su acción protectora ante la presencia de agentes potencialmente patógenos, en especial los hongos”, cuenta María Marina, investigadora del CONICET en el INTECH y una de las autoras de la publicación.

Los ensayos de laboratorio se hicieron, por un lado, contraponiendo la bacteria directamente a los hongos para observar un posible efecto sobre el crecimiento de estos, y por otro, inoculándola sobre las plantas con el fin de estudiar la acción de promoción del crecimiento. “Usamos dos hongos necrótrofos, es decir aquellos que matan células vivas de la planta y se alimentan de ese tejido muerto y crecen en infinidad de especies vegetales provocando efectos devastadores. Pudimos demostrar que la bacteria crece en la planta y que además reduce el daño causado por agentes patógenos de origen fúngico, es decir hongos, mediante la inducción de respuesta de defensa”, explica Marina.

“También comprobamos que la bacteria provoca la promoción del crecimiento de la planta aumentando la masa vegetal tanto de la parte aérea como de la raíz. Además, induce la expresión de genes de defensa y acrecienta la producción de compuestos que ayudan a mejorar la protección. Algo que hasta aquí no se conocía en esta bacteria es que para generar esta acción no necesita estar en contacto directo con la planta, sino que algunos de los compuestos que produce llegan a ella por difusión en el medio de cultivo, o a través del aire (compuestos volátiles). Esto no es un dato menor si uno piensa en las posibles aplicaciones como bioinoculante: no hace falta la aplicación directa; solo con su ingreso al medio circundante se produce la promoción del crecimiento vegetal”, describe la experta.

Un aspecto central del estudio fue la comprobación de que la bacteria es capaz de regular la expresión de determinados genes relacionados con el metabolismo de la pared celular vegetal, una estructura clave para la defensa de las plantas. “Poder determinar que una bacteria aislada de la rizosfera genera ese efecto no es menor, ya que la pared celular no solo le da soporte mecánico a la planta y es la primera barrera contra el patógeno, sino que es una estructura dinámica que puede responder a diferentes estímulos. Cuando incubamos los hongos necrótrofos en un medio de cultivo donde la única fuente de nutrientes fueron las paredes celulares extraídas de plantas previamente inoculadas con la bacteria, vimos que su crecimiento fue significativamente menor. Estos resultados nos dan un indicio de que a los patógenos les es más difícil usar como nutriente las paredes de plantas inoculadas con la bacteria, sugiriendo que las mismas se encuentran más íntegras”, comenta Natalia Villarreal, investigadora del CONICET en el INTECH y también autora del trabajo.

Uno de los objetivos del grupo es extrapolar el conocimiento generado sobre la acción de la bacteria a cultivos hortícolas de interés. En ese sentido, desde hace tiempo vienen trabajando en el estudio de aquellas que son potencialmente benéficas para las plantas de frutilla. “Hay infinidad de bacterias en el ambiente de cada planta. Nuestra búsqueda está orientada a encontrar algo específico que a futuro pueda ser utilizado como bioinoculante contra distintos agentes patógenos que provocan efectos devastadores en las cosechas”, destaca Marina, y agrega: “Actualmente ese control se hace con gran cantidad de fungicidas, los cuales son obviamente perjudiciales para el medioambiente y los consumidores. La idea es encontrar bacterias que brinden beneficios a las plantas, sean inocuas para el ambiente y las personas, y que permitan reducir el uso y abuso que actualmente se hace de productos químicos”.

Por Marcelo Gisande.

Referencia bibliográfica:

Colavolpe, M.B., Villarreal, N.M., Langer, S.E., Romero, F.M., Martínez, G.A., Saini, A., Ruiz, O.A. & Marina, M. Burkholderia sp. Strain AU4i Promotes Arabidopsis Growth and Increases Plant Defence Response to Necrotrophic Pathogens. J Plant Growth Regul (2020). DOI: https://doi.org/10.1007/s00344-020-10238-6

Sobre investigación:

María Belén Colavolpe. Becaria posdoctoral. INTECH.

Natalia Marina Villarreal. Investigadora adjunta. INTECH.

Silvia Estefanía Langer. Becaria doctoral. INTECH.

Fernando Matías Romero. Investigador asistente CICPBA. INTECH.

Gustavo Adolfo Martínez. Investigador principal. INFIVE.

Adesh Saini. Profesor. Universidad Shoolini, India.

Oscar Adolfo Ruiz. Investigador superior. INTECH.

María Marina. Investigadora adjunta. INTECH.