Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Suelo y salud vegetal
Los socios microscópicos de los cultivos
En un futuro próximo, el estudio en profundidad de las comunidades microbianas de los suelos agrícolas nos proporcionará numerosas respuestas para mejorar nuestros cultivos. Numerosas especies de plantas son capaces de ‘reclutar’ y retener microorganismos en torno a ellas para hacer frente a patógenos, por lo que podrían usarse como agentes de biocontrol en el control integrado de plagas
A ras de suelo, bulle un mundo de combates y alianzas microscópicas. "Las especies vegetales seleccionan a lo largo de su vida las comunidades de microorganismos que habitan y conviven en sus raíces y tejidos", explica el investigador del CITA Vicente González García, quien matiza que "esto es más patente en las plantas leñosas, que viven más tiempo". Por puro interés, terminan ‘quedándose’ con vecinos beneficiosos, "aquellos microbios que les confieren una ventaja adaptativa, como mejorar la toma de determinados nutrientes –algo típico de los hongos, que establecen micorrizas, una relación simbiótica, beneficiosa para ambos, pero también lo facilitan microbios que no necesariamente forman micorrizas–, para luchar mejor contra sus enemigos, para soportar la falta de agua, el exceso de salinidad...".
Hoy en día, sabemos que nuestros microbios, la microbiota humana, es esencial para mantener a punto la mayoría de nuestros procesos vitales y, de modo similar, "los microbios asociados a las plantas y su genoma tienen mucho que decir en la supervivencia y adaptación de la parte vegetal", señala el investigador del Departamento de Sistemas Agrícolas, Forestales y Medio Ambiente.
Por ello, cuando se trabaja en el desarrollo de variedades obtenidas por mejora vegetal, ya se está empezando a tener en cuenta que estas han de propagarse ‘en compañía’, junto a esa serie de microorganismos que van a permitir que se establezcan en el terreno y que resistan mejor lo que pueda venir: enfermedades, sequía, salinidad, altas temperaturas... "En el vivero, sus microbios beneficiosos podrían ser inoculados en las raíces y plantar luego en el campo ese conjunto –la planta más sus simbiontes microbianos– para aumentar su supervivencia y aptitudes ecológicas".
Se avecina un cambio de estrategia. Hasta el momento, "los mejoradores han estado seleccionando los genes vegetales de interés –indica González García–; a partir de ahora, veremos cómo también se seleccionarán microbios de interés asociados a esas nuevas variedades". Porque "tenemos que empezar a considerar la planta no solo como un conjunto de genes vegetales que hemos de estudiar de forma aislada". Y, en la gestión integrada de plagas, ya se están integrando los conocimientos provenientes del estudio de los suelos, suelos que incluyen a las comunidades de microorganismos que los habitan.
En los últimos años, las técnicas de secuenciación masiva han evidenciado que numerosas especies de plantas son capaces de ‘reclutar’ y retener microorganismos en torno a sí para desencadenar respuestas defensivas frente a patógenos.
Mediante el estudio metagenómico, está a nuestro alcance obtener información precisa de la composición microbiana de los cultivos y sus suelos, comparar esta diversidad en función de distintos tipos de manejo o definir el estado fitosanitario o nutricional de un agroecosistema según el papel que estos microorganismos están ejerciendo en él: aportando fertilidad, facilitando la adaptabilidad de la planta a estreses bióticos y abióticos, determinando la existencia de enemigos naturales, etc. Además de contribuir a mejorar las capacidades adaptativas de las plantas, sabemos que "mejoran las propiedades físico-químicas de los suelos agrícolas y que, entre esas comunidades microbianas, hay también numerosas especies de interés: fijadores de nitrógeno, promotores del crecimiento vegetal, agentes de control biológico, etc.", asegura.
Entre los retos actuales del control integrado de plagas, el investigador del CITA menciona "poder llegar a sustituir los fungicidas de origen químico por sustancias naturales y agentes de biocontrol igual de eficaces y más respetuosos con el medio ambiente, llegar a emplear masivamente variedades mejor adaptadas al entorno donde van a ser cultivadas, implementar métodos de manejo que no estresen y debiliten tanto los cultivos para que estos no estén a merced del ataque de patógenos y, desde luego, favorecer en nuestros suelos una alta diversidad microbiana que colabore a reforzar esos objetivos".
Holobionte, un nuevo concepto
Un nuevo paradigma considera a las plantas no solo como un genotipo individual, sino como una entidad genética mayor que comprende también a sus microorganismos asociados. Bajo esta visión, "un holobionte debe ser considerado como un conjunto de plantas individuales y sus simbiontes microbianos, actuando como una sola unidad de organización biológica", explica González García. Las futuras estrategias de mejora "deberían tener en cuenta este concepto mediante la incorporación, en los procesos de propagación del material vegetal, de los microorganismos-clave, beneficiosos para el cultivo, diseñando nuevas estrategias y líneas de germoplasma menos dependientes de insumos orgánicos, resilientes a estreses climáticos o resistentes a plagas y enfermedades".
Mirando al suelo
El suelo está vivo. Hoy, "la evolución y potencia de las nuevas herramientas moleculares nos ha permitido volver a mirar bajo nuestros pies para encontrar numerosas claves del funcionamiento de nuestros agroecosistemas justamente en el componente vivo de los suelos: los servicios ecosistémicos que prestan las comunidades de microorganismos eran inimaginables hace apenas unos años", asevera Vicente González.
Allí encontramos vecinos "de todo tipo (de todo tipo de reinos): animales (microfauna del suelo, como nemátodos), virus, protistas, bacterias (todo tipo de grupos bacterianos, incluyendo arqueobacterias o actinomicetos) y hongos (representados también por géneros y especies de la mayoría de los grupos de este reino)". La diversidad en los agroecosistemas "es altísima, especialmente en el suelo, pero también encontramos microorganismos de interés en los tejidos vegetales", advierte.
Ese conjunto de organismos –macro y microfauna, hongos, bacterias, virus, etc.– que viven en el suelo modulan tanto sus propiedades físico-químicas como la aptitud ecológica de los cultivos que en él se desarrollan. El estudio de algunas de estas formas vivas, especialmente los diferentes microorganismos del suelo, ha ido ganando protagonismo y peso específico gracias a la evolución de determinadas técnicas moleculares de caracterización, en especial las relacionadas con el estudio del metagenoma a través del empleo de métodos de secuenciación de alto rendimiento.
La metagenómica tiene el potencial de detectar todos los microorganismos presentes en una muestra, mediante el uso de secuenciación de ADN de última generación, mucho más resolutivas que las técnicas microbiológicas clásicas. Las aproximaciones metagenómicas permiten superar algunos de los cuellos de botella de aquellas técnicas de cultivo en placa que solo son capaces de caracterizar una pequeña parte de la diversidad microbiana existente en la muestra ambiental analizada (suelo, planta, agua, etc.).
Actualmente, destaca el investigador, "el estudio del microbioma permite identificar y caracterizar taxonómicamente el conjunto de toda la diversidad microbiana presente en un suelo (eucariota y procariota), en función de las zonas genómicas elegidas para el análisis". Pero, además, mediante el empleo de otras variantes de secuenciación masiva, "es posible identificar las actividades, funciones y rutas metabólicas de toda esa diversidad, proporcionando una información dinámica sobre el papel que ejercen esas comunidades de microorganismos sobre el conjunto de todo el agroecosistema".
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