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microbiología del suelo

La microbiología del suelo es el estudio de los microorganismos en el suelo , sus funciones y cómo afectan las propiedades del suelo. [ 1 ] Se cree que hace entre dos y cuatro m...

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La microbiología del suelo es el estudio de los microorganismos en el suelo , sus funciones y cómo afectan las propiedades del suelo. [ 1 ] Se cree que hace entre dos y cuatro mil millones de años, las primeras cianobacterias antiguas (también llamadas algas verdeazuladas) surgieron en los océanos de la Tierra. [ 2 ] Estas bacterias podían fijar carbono mediante la fotosíntesis , fijar nitrógeno , con el tiempo se multiplicaron y, como resultado, liberaron oxígeno a la atmósfera y nitrógeno al suelo. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Esto condujo a microorganismos más avanzados, [ 6 ] [ 7 ] que fueron importantes porque afectaron la estructura y la fertilidad del suelo . [ 8 ] Los microorganismos del suelo se pueden clasificar en bacterias (incluidas las cianobacterias y los actinomicetos ), arqueas , hongos , algas , mohos mucilaginosos y protozoos . Cada uno de estos grupos tiene características que los definen y sus funciones en el suelo. [ 9 ]

Hasta 10 mil millones de células bacterianas cultivables habitan cada gramo de suelo en y alrededor de las raíces de las plantas , una región conocida como rizosfera , que es un punto clave de diversidad microbiana, [ 10 ] y en particular el rizoplano . [ 11 ] En 2011, un equipo detectó más de 33 000 especies bacterianas y arqueas en raíces de remolacha azucarera . [ 12 ]

La composición del rizobioma puede cambiar rápidamente en respuesta a cambios en el ambiente biótico y abiótico. [ 13 ] La diversidad de microorganismos en los suelos depende del pH , [ 14 ] la textura del suelo , [ 15 ] el contenido de materia orgánica , [ 16 ] la composición de la comunidad vegetal , [ 17 ] y contaminantes como los metales pesados . [ 18 ]

bacterias

Las bacterias y las arqueas (inicialmente clasificadas como bacterias), los organismos más pequeños del suelo aparte de los virus , son procariotas . Son los microorganismos más abundantes en el suelo y cumplen muchas funciones importantes, incluyendo la fijación de nitrógeno y la descomposición de materia orgánica en el caso de las bacterias. [ 19 ] Las arqueas del suelo aún se conocen poco, pero podrían desempeñar un papel significativo en la nitrificación y la metanogénesis . [ 20 ]

Algunas bacterias pueden colonizar minerales en el suelo y ayudar a influir en la meteorización y la descomposición de estos minerales. [ 21 ] La composición general del suelo puede determinar la cantidad y distribución de bacterias que crecen en él. [ 22 ] Cuantos más minerales arcillosos se encuentren en un área, mayor será la abundancia de bacterias que viven como biopelículas en su superficie. [ 23 ] [ 24 ] Las bacterias del suelo también contribuyen a la formación de agregados del suelo , [ 25 ] lo que aumenta la salud general del suelo . [ 26 ]

Aparte de la rizosfera , donde la actividad bacteriana es estimulada por la rizodeposición [ 27 ] y la exudación radicular [ 28 ], la mayoría de las bacterias del suelo circundante se encuentran en un estado de quiescencia, en forma de colonias bacterianas incrustadas en una matriz polisacárida cubierta de plaquetas de arcilla [ 29 ] y resistentes a la sequía [ 30 ] . Estos microagregados bacterianos pueden permanecer en este estado de quiescencia durante mucho tiempo, hasta que son alcanzados por los exudados de las puntas de las raíces en crecimiento o el moco de las lombrices de tierra excavadoras [ 31 ] . En consecuencia, los lixiviados ricos en azúcares (por ejemplo, después de una lluvia de polen ) también pueden estimular la respiración, la reproducción y la diseminación de las bacterias del suelo en reposo, ejerciendo un efecto de cebado sobre la actividad microbiana del suelo [ 32 ] .

En la micorrizosfera, las bacterias auxiliares de la micorriza forman asociaciones simbióticas con los hongos micorrícicos , ayudando a la formación de la micorriza o mejorando sus funciones. [ 33 ]

procesos bioquímicos

Una de las características más destacadas de las bacterias es su versatilidad bioquímica . [ 34 ] Un género bacteriano llamado Pseudomonas puede metabolizar una amplia gama de sustancias químicas y fertilizantes . [ 35 ] En contraste, otro género conocido como Nitrobacter solo puede obtener su energía oxidando nitrito a nitrato . [ 36 ] El género Clostridium es un ejemplo de versatilidad bacteriana porque, a diferencia de la mayoría de las especies, puede crecer en ausencia de oxígeno, respirando anaeróbicamente . [ 37 ] Varias especies de Pseudomonas , como Pseudomonas aeruginosa, son capaces de respirar tanto aeróbicamente como anaeróbicamente, utilizando nitrato como aceptor terminal de electrones . [ 38 ]

Las arqueas están particularmente adaptadas a entornos química y físicamente hostiles, con sus lípidos de membrana únicos y sus vías metanogénicas que incorporan una serie de coenzimas únicas de este grupo microbiano. [ 39 ]

Fijación de nitrógeno

El nitrógeno suele ser el nutriente más limitante en el suelo [ 40 ] y el agua [ 41 ] . Las bacterias son responsables del proceso de fijación de nitrógeno , que consiste en la conversión del dinitrógeno atmosférico en compuestos nitrogenados (como el amoníaco ) que las plantas pueden utilizar. Algunas bacterias fijadoras de nitrógeno (por ejemplo, las cianobacterias ) son autótrofas y obtienen su carbono de la atmósfera mediante la fotosíntesis [ 42 ], mientras que otras son heterótrofas y obtienen su carbono de la materia orgánica del suelo (por ejemplo, Clostridium ) [ 43 ] o de un huésped simbiótico (por ejemplo, Rhizobium ) [ 44 ] . Algunas bacterias quimiotróficas del suelo obtienen su energía mediante la oxidación de iones nitrito , que transforman en iones nitrato , como Nitrobacter . Estas bacterias no son microorganismos fijadores de nitrógeno , pero contribuyen a la nitrificación , un paso importante en el ciclo del nitrógeno [ 45 ] .

Actinomicetos

Los actinomicetos (o actinobacterias ) son bacterias , pero comparten algunas características con los hongos que probablemente sean resultado de la evolución convergente debido a un hábitat y estilo de vida comunes. [ 46 ] Presentan límites de especies ambiguos debido a la frecuencia de la transferencia horizontal de genes . [ 47 ] Aunque en gran medida hipotética, no se puede descartar la transferencia horizontal de genes de actinomicetos a hongos ancestrales, lo que también podría explicar las diversas características morfológicas y bioquímicas que tienen en común. [ 48 ]

Similitudes con los hongos

Aunque pertenecen al reino Bacteria, muchos actinomicetos comparten características con los hongos, incluyendo la forma y las propiedades de ramificación, la formación de esporas y la producción de metabolitos secundarios . [ 49 ]

  • El micelio se ramifica de forma similar a como lo hacen los hongos.
  • Forman micelio aéreo y también conidios .
  • Su crecimiento en cultivo líquido se produce en forma de grumos o gránulos diferenciados, en lugar de una suspensión turbia uniforme como ocurre con las bacterias.

antibióticos

Una de las características más notables de los actinomicetos es su capacidad para producir antibióticos . [ 50 ] La estreptomicina , la neomicina , la eritromicina y la tetraciclina son solo algunos ejemplos de estos antibióticos. La estreptomicina se usa para tratar la tuberculosis y las infecciones causadas por ciertas bacterias [ 51 ] y la neomicina se usa para reducir el riesgo de infección bacteriana durante la cirugía. [ 52 ] La eritromicina se usa para tratar ciertas infecciones causadas por bacterias, como la bronquitis , la tos ferina , la neumonía y las infecciones de oído , intestino , pulmón , tracto urinario y piel . [ 53 ]

Hongos

Los hongos pueden ser superados en número por las bacterias en recuentos celulares, pero pueden contribuir con mayor biomasa y tasa de respiración en algunos tipos de suelo. [ 54 ] Los hongos descomponen los detritos vegetales , en particular la madera , [ 55 ] contribuyen a la agregación del suelo , [ 56 ] son ​​importantes como fuentes de alimento para otros organismos del suelo más grandes , [ 57 ] como patógenos transmitidos por el suelo , [ 58 ] o, por el contrario, como simbiontes beneficiosos de las plantas (por ejemplo, micorrizas ) [ 59 ] y, en general, son importantes para la salud del suelo . [ 60 ] Los hongos se pueden dividir en especies basándose principalmente en el tamaño, la forma y el color de sus esporas reproductivas , visibles solo bajo el microscopio, una tarea difícil que a menudo requiere el uso de cultivos en placa o cámara, ahora facilitada y mejorada por métodos moleculares. [ 61 ] La mayoría de los factores ambientales que influyen en el crecimiento y la distribución de bacterias y actinomicetos también influyen en los hongos. La calidad y la cantidad de materia orgánica en el suelo tienen una correlación directa con la composición de la comunidad de hongos. [ 62 ] En comparación con las bacterias, los hongos se benefician relativamente de los suelos ácidos. [ 63 ] Los hongos también crecen bien en suelos secos y áridos porque son aerobios , es decir, dependen del oxígeno , y cuanto mayor sea el contenido de humedad en el suelo, menor será la cantidad de oxígeno disponible para ellos. [ 64 ] Muchos hongos pueden escapar del agua para crecer en el aire, [ 65 ] y algunos incluso pueden obtener su agua directamente de la atmósfera a través de las superficies externas hidrófilas de sus paredes celulares . [ 66 ]

Algas

Las algas pueden producir su propio carbono mediante la fotosíntesis , es decir, son autótrofas . La fotosíntesis convierte la energía luminosa en energía química que puede almacenarse como almidón . [ 67 ] Para que las algas crezcan, deben estar expuestas a la luz porque la fotosíntesis requiere luz, por lo que las algas del suelo se distribuyen típicamente de manera uniforme dondequiera que haya luz solar y humedad moderada, y no lejos de la superficie. [ 68 ] Las algas no tienen que estar expuestas directamente al sol, sino que pueden vivir debajo de la superficie del suelo si se dan condiciones uniformes de temperatura y humedad, y son capaces de heterotrofia facultativa en presencia de fuentes de carbono fácilmente disponibles (por ejemplo, glucosa ). [ 69 ] Se han demostrado interacciones sinérgicas con bacterias de la rizosfera en la promoción del crecimiento de las plantas en Chlorella vulgaris . [ 70 ]

Tipos

Las algas del suelo se pueden dividir en Chlorophyceae y Bacillariophyceae ( diatomeas ). Las Chlorophyceae generalmente solo tienen clorofila como pigmento , lo que les da su color verde, mientras que las diatomeas contienen clorofila, así como otros pigmentos como el carotenoide fucoxantina, que les da su color marrón dorado . [ 71 ]

Protozoos

Los protozoos son organismos eucariotas unicelulares ( protistas ) que fueron algunos de los primeros microorganismos en reproducirse sexualmente , un paso evolutivo significativo a partir de la duplicación de esporas, como las que dependen muchos otros microorganismos del suelo, lo que permite el silenciamiento de mutaciones deletéreas . [ 72 ] Los protozoos se pueden dividir en tres categorías: flagelados , amebas y ciliados . [ 46 ] Un gran número de protozoos del suelo se alimentan de bacterias, otros se alimentan tanto de bacterias como de hongos, mientras que algunas especies son estrictamente micófagas , y otros protozoos del suelo son saprófagos , alimentándose de partículas de humus . [ 73 ] En la rizosfera , los protozoos están involucrados en un bucle microbiano , un proceso de retroalimentación positiva que involucra raíces en crecimiento , sus exudados , las bacterias que se alimentan de ellos y protozoos bacteriófagos que liberan en una forma disponible para las plantas los nutrientes atrapados en la biomasa microbiana . [ 74 ]

Flagelados

Los flagelados son los miembros más pequeños del grupo de los protozoos y se pueden subdividir según su capacidad para realizar la fotosíntesis . Los flagelados que no contienen clorofila no son capaces de realizar la fotosíntesis porque la clorofila es el pigmento verde que absorbe la luz solar. Estos flagelados heterótrofos se encuentran principalmente en el suelo, donde su número puede llegar a ser de varios millones por gramo de suelo. [ 75 ] Los flagelados que contienen clorofila (por ejemplo, Euglena ) suelen encontrarse en ambientes acuáticos. [ 76 ] Los flagelados se distinguen por sus flagelos , que son su medio de movimiento. [ 77 ] Algunos tienen varios flagelos, mientras que otras especies solo tienen uno que se asemeja a una rama o apéndice largo. [ 46 ]

Amebas

Las amebas son más grandes que los flagelados y se mueven de manera diferente. Las amebas se pueden distinguir de otros protozoos por sus propiedades de babosa y pseudópodos . Un pseudópodo o "pie falso" es una obtrusión temporal del cuerpo de la ameba que la ayuda a arrastrarse por las superficies para moverse o a atraer alimento. La ameba no tiene apéndices permanentes y el pseudópodo tiene una consistencia más parecida a la de un moco que a la de un flagelo. [ 46 ] Las amebas desnudas se mueven libremente en espacios porosos llenos de agua y en películas de agua que rodean raíces y agregados , [ 78 ] mientras que las amebas testadas están parcialmente encapsuladas en una concha quitinosa o mineral que las protege de la desecación cuando el agua líquida se retira. [ 79 ] Las amebas testadas pueden permanecer enquistadas hasta que se den mejores condiciones para alimentarse y reproducirse . [ 80 ] Por su abundancia, variedad de formas y diversidad de adaptaciones a la variación de la humedad , son buenos indicadores del clima , lo que los convierte en herramientas importantes en la reconstrucción de cambios ambientales pasados , desde cientos de años hasta milenios. [ 81 ]

Ciliados

Los ciliados son los más grandes del grupo de los protozoos y se mueven mediante cilios cortos y numerosos que producen movimientos de batido. Los cilios se asemejan a pequeños pelos cortos. Pueden moverse en diferentes direcciones para desplazar al organismo, lo que le confiere mayor movilidad que a los flagelados o las amebas. [ 46 ] Los ciliados realizan comportamientos complejos que pueden parecer indistinguibles de los de los animales macroscópicos, como reacciones de evitación que implican un movimiento coordinado de los numerosos cilios controlado por un equivalente de sistemas nerviosos complejos . [ 82 ] Tienen dos tipos de núcleos en una sola célula: el micronúcleo "germinal" y el macronúcleo "somático" . [ 83 ] La conjugación ( isogamia ) entre dos células ciliadas es una forma primitiva de reproducción sexual que implica meiosis , fecundación y reconstrucción de sistemas celulares. [ 84 ] Este es un paso evolutivo importante , que permite la inactivación ( eliminación ) de información genética deletérea y una rápida adaptación a los peligros ambientales . [ 85 ]

fagos

Los fagos , virus que infectan bacterias, son algunos de los organismos menos estudiados, a pesar de ser considerados uno de los organismos más abundantes presentes en las comunidades microbianas. [ 86 ] Aunque poco estudiados, los fagos del suelo contribuyen significativamente a la salud del suelo y afectan la diversidad microbiana a través de roles ecológicos y evolutivos, siendo considerados un agente importante de transferencia horizontal de genes . [ 87 ] La riqueza viral, o la abundancia y diversidad de fagos en un ambiente, se ve afectada por los cambios estacionales , el contenido de humedad del suelo , la ubicación física y la presencia y crecimiento de plantas. [ 88 ] La abundancia bacteriana en las comunidades del suelo es un factor adicional en la riqueza viral, y un aumento en la abundancia bacteriana se asocia con una mayor abundancia de fagos. [ 89 ]

En la rizosfera , los fagos afectan el contenido de nutrientes a través de su impacto en las bacterias. [ 89 ] Los fagos líticos afectan a las poblaciones del huésped, lo que afecta a procesos bacterianos como el ciclo del carbono, nitrógeno, azufre y fósforo en el suelo. [ 89 ] Aunque no se comprende completamente, se han dado casos de fagos templados que afectan a las poblaciones bacterianas mediante la transferencia horizontal de genes (THG). [ 90 ] Este proceso permite a los fagos afectar la diversidad genética de su huésped, lo que potencialmente mejora su aptitud . [ 91 ] Los bacteriófagos también pueden estar involucrados en la patogénesis vegetal mediante la eliminación de bacterias importantes que previenen la infección en las plantas. Se sabe que el fago lítico ΦGP100 mata a Pseudomonas fluorescens , que produce antifúngicos , lo que hace que las plantas sean susceptibles a infecciones fúngicas . [ 92 ]

Diversidad morfológica, genómica y del ciclo de vida

La diversidad morfológica de los fagos incluye formas con cola, sin cola y filamentosas , además de una variedad de composiciones de ácidos nucleicos , incluyendo dsDNA , ssDNA , dsRNA y ssRNA . [ 93 ] El tamaño del genoma también varía mucho entre los bacteriófagos, desde 2,5 hasta 735 kb, con "fagos gigantes" que poseen un genoma de 200 kb o más. [ 94 ] Los fagos del suelo pueden ser líticos , lisogénicos o crónicos. Los fagos líticos experimentan el ciclo lítico , durante el cual la reproducción viral lisa la célula, lo que resulta en la muerte bacteriana y la liberación de viriones . [ 95 ] Los fagos lisogénicos integran su genoma en el huésped y se replican junto con el genoma del huésped a través del ciclo lisogénico . Los fagos que son lisogénicos se llaman profagos y no generan viriones ni matan células huésped. [ 96 ] Los fagos templados son capaces de cambiar del ciclo lisogénico al lítico cuando las células bacterianas experimentan condiciones de estrés . [ 97 ] Una infección se considera crónica cuando los viriones se producen y liberan continuamente sin lisar ni matar la célula huésped. [ 96 ]

Mixomicetos y mixobacterias

Los mixomicetos ( mohos mucilaginosos ) y las mixobacterias (bacterias mucilaginosas) se encuentran entre los microorganismos del suelo más misteriosos . Los mixomicetos son eucariotas , poseen núcleos y otros orgánulos celulares , mientras que las mixobacterias son procariotas , cuyos componentes celulares no están encerrados en membranas, como las bacterias ( dominio al que pertenecen las mixobacterias) y las arqueas . Ambos son organismos unicelulares que forman sincitios en el caso de los mixomicetos o enjambres que contienen muchas células mantenidas unidas por señales moleculares intercelulares en el caso de las mixobacterias. Estos microorganismos colectivos son capaces de deslizarse para buscar alimento de manera coordinada ("inteligente"), un fenómeno complejo que aún está en gran parte inexplorado. [ 98 ] [ 99 ] Durante su vida pasan por diferentes fases, incluyendo células individuales microscópicas y formas plasmodiales (acelulares) en los mixomicetos, [ 100 ] o enjambres de células individuales sincronizadas por señalización celular por contacto ( pseudoplasmodios ) en las mixobacterias. [ 101 ] Ambos grupos esporulan (mixosporas), formando cuerpos fructíferos que pueden adoptar diferentes formas y colores según la especie, a menudo iridiscentes y llamativos. [ 102 ] [ 103 ]

Los mixomicetos pueden tomar decisiones nutricionales complejas , a pesar de carecer de un centro de coordinación y estar compuestos únicamente por una vasta célula multinucleada . [ 104 ] También se propuso el concepto de inteligencia para describir el comportamiento social de las mixobacterias cuando las células se desplazan para establecer conexiones transitorias similares con otras células. [ 105 ]

Regulación de la composición

Las hormonas vegetales , el ácido salicílico , el ácido jasmónico y el etileno son reguladores clave de la inmunidad innata en las hojas de las plantas. Los mutantes con deficiencias en la síntesis y señalización del ácido salicílico son hipersusceptibles a los microbios que colonizan la planta huésped para obtener nutrientes, mientras que los mutantes con deficiencias en la síntesis y señalización del ácido jasmónico y el etileno son hipersusceptibles a los insectos herbívoros y a los microbios que matan las células del huésped para extraer nutrientes. El desafío de modular una comunidad de microbios diversos en las raíces de las plantas es más complejo que el de eliminar unos pocos patógenos del interior de una hoja. En consecuencia, la regulación de la composición del microbioma de la raíz puede requerir mecanismos inmunitarios distintos de los que controlan los microbios foliares. [ 106 ]

Un estudio de 2015 analizó un panel de mutantes hormonales de Arabidopsis con deficiencias en la síntesis o señalización de hormonas vegetales individuales o combinadas , la comunidad microbiana en el suelo adyacente a la raíz y las bacterias que viven dentro de los tejidos radiculares. Los cambios en la señalización del ácido salicílico estimularon un cambio reproducible en la abundancia relativa de filos bacterianos en el compartimento endofítico . Estos cambios fueron consistentes en muchas familias dentro de los filos afectados , lo que indica que el ácido salicílico puede ser un regulador clave de la estructura de la comunidad microbiana. [ 106 ]

Las hormonas clásicas de defensa vegetal también funcionan en el crecimiento, el metabolismo y las respuestas al estrés abiótico de las plantas, lo que dificulta comprender el mecanismo preciso por el cual el ácido salicílico regula este microbioma . [ 106 ]

Durante la domesticación de las plantas , los humanos seleccionaron rasgos relacionados con la mejora de las plantas , pero no asociaciones de las plantas con un microbioma beneficioso . Incluso cambios menores en la abundancia de ciertas bacterias pueden tener un efecto importante en las defensas y la fisiología de las plantas, con efectos mínimos en la estructura general del microbioma. [ 106 ]

Actividad bioquímica

La mayoría de las enzimas del suelo son producidas por bacterias , hongos y raíces de plantas . [ 107 ] Su actividad bioquímica es un factor tanto en la estabilización como en la degradación de la estructura del suelo . [ 108 ] La actividad enzimática es mayor en parcelas fertilizadas con estiércol en comparación con fertilizantes inorgánicos , [ 109 ] aunque otros estudios mostraron que una combinación de fertilizantes minerales y orgánicos era mejor que el estiércol. [ 110 ] La microflora de la rizosfera puede aumentar la actividad de las enzimas en esa zona. [ 111 ]

Aplicaciones

Agricultura

Los microbios pueden hacer que los nutrientes del suelo estén más disponibles para las plantas, [ 112 ] producir hormonas que estimulan el crecimiento , [ 113 ] estimular el sistema inmunitario de la planta [ 114 ] y desencadenar o atenuar las respuestas de estrés de las plantas. [ 115 ] En general, un microbioma del suelo más diverso resulta en menos enfermedades de las plantas y mayor rendimiento de los cultivos . [ 116 ]

La agricultura puede destruir el rizobioma del suelo ( ecosistema microbiano rizosférico ) mediante el uso de enmiendas como fertilizantes y pesticidas sin compensar sus efectos perjudiciales. [ 117 ] Por el contrario, un suelo sano puede aumentar la fertilidad de diversas maneras, incluyendo el suministro de nutrientes como el nitrógeno y la protección contra plagas y enfermedades , a la vez que reduce la necesidad de agua y otros insumos. [ 118 ] Algunos enfoques incluso podrían permitir la agricultura en suelos que nunca se consideraron viables. [ 12 ]

El grupo de bacterias llamadas rizobios vive dentro de las raíces de las leguminosas y fija el nitrógeno del aire transformándolo en una forma biológicamente útil. [ 12 ]

Las micorrizas u hongos de las raíces forman una densa red de filamentos delgados ( hifas extramatriciales ) que se extienden profundamente en el suelo, actuando como extensiones de las raíces de las plantas sobre o dentro de las cuales viven. [ 119 ] Estos hongos facilitan la absorción de agua y una amplia gama de nutrientes. [ 12 ]

Hasta el 30% del carbono fijado por las plantas se excreta desde las raíces en forma de exudados , que incluyen azúcares, aminoácidos , flavonoides , ácidos alifáticos y ácidos grasos que atraen y alimentan a las especies microbianas beneficiosas, a la vez que repelen y eliminan a las dañinas. [ 12 ]

Actividad comercial

Casi todos los microbios registrados son biopesticidas ( agentes de biocontrol y bioprotección), que ahora comprenden alrededor del 10% del mercado mundial de plaguicidas . [ 120 ] Algunos microbios se han comercializado durante décadas, como los hongos biofungicidas Trichoderma que suprimen otros hongos patógenos , [ 121 ] y el exterminador de orugas Bacillus thuringiensis . [ 122 ] Serenade es un biopesticida que contiene una cepa de Bacillus subtilis que tiene propiedades antifúngicas [ 123 ] y promueve el crecimiento de las plantas. [ 124 ] Se puede aplicar en forma líquida sobre plantas y al suelo para combatir una variedad de patógenos. Ha sido aceptado tanto en la agricultura convencional [ 125 ] como en la agricultura orgánica. [ 126 ] y agricultura orgánica. [ 127 ]

Empresas agroquímicas como Bayer han comenzado a invertir en la tecnología. En 2012, Bayer compró AgraQuest por 425 millones de dólares. [ 128 ] Su presupuesto anual de investigación de 10 millones de euros financia ensayos de campo de docenas de nuevos hongos y bacterias para reemplazar pesticidas químicos o para servir como bioestimulantes para promover la salud y el crecimiento de los cultivos. [ 120 ] Novozymes , una empresa que desarrolla fertilizantes y pesticidas microbianos, forjó una alianza con Monsanto . Novozymes invirtió en un biofertilizante que contiene el hongo del suelo Penicillium bilaiae y un bioinsecticida que contiene el hongo Metarhizium anisopliae . En 2014, Syngenta y BASF adquirieron empresas que desarrollaban productos microbianos, al igual que Dupont en 2015. [ 12 ]

Un estudio de 2007 demostró que una compleja simbiosis con hongos y virus permite que una gramínea llamada Dichanthelium lanuginosum prospere en suelos geotérmicos del Parque Nacional de Yellowstone , donde las temperaturas alcanzan los 60 °C (140 °F) . Introducida en el mercado estadounidense en 2014 para el cultivo de maíz y arroz, desencadena una respuesta adaptativa al estrés . [ 12 ]  

Tanto en EE. UU. como en Europa, las empresas deben proporcionar a las autoridades reguladoras pruebas de que tanto las cepas individuales como el producto en su conjunto son seguros, lo que lleva a que muchos productos existentes se etiqueten como " bioestimulantes " en lugar de " biopesticidas ". [ 12 ]

Al seleccionar una bacteria para el control de enfermedades, también deben considerarse sus otros efectos. Algunas bacterias supresoras realizan la acción opuesta a la fijación de nitrógeno (véase la sección  Fijación de nitrógeno más arriba), lo que hace que el nitrógeno no esté disponible. Stevens y colaboradores descubrieron que la desnitrificación bacteriana y la reducción disimilatoria de nitrato a amonio ocurren especialmente a pH alto . [ 129 ]

Microbios perjudiciales

Un organismo unicelular similar a un hongo llamado Phytophthora infestans , responsable del tizón de la papa y otras enfermedades de los cultivos, ha causado hambrunas a lo largo de la historia. [ 130 ] Otros hongos y bacterias causan la descomposición de raíces y hojas. [ 12 ]

Muchas cepas que parecían prometedoras en el laboratorio a menudo no demostraban ser efectivas en el campo, debido a los efectos del suelo, el clima y el ecosistema, lo que llevó a las empresas a omitir la fase de laboratorio y enfatizar las pruebas de campo. [ 12 ]

Desteñir

Las poblaciones de microbios beneficiosos pueden disminuir con el tiempo. Serenade estimula una alta densidad inicial de B.  subtilis , pero los niveles disminuyen porque la bacteria carece de un nicho ecológico defendible . Una forma de compensarlo es utilizar múltiples cepas colaboradoras. [ 12 ]

Los fertilizantes agotan la materia orgánica del suelo , [ 131 ] algunos de ellos (por ejemplo, el superfosfato triple ) contienen oligoelementos nocivos (por ejemplo, arsénico, cadmio), [ 132 ] causan salinización y acidificación cuando exceden los requerimientos de nitrógeno de las plantas, [ 133 ] y suprimen las micorrizas por encima de cierto nivel umbral, en particular con fósforo; [ 134 ] también pueden convertir a las bacterias simbióticas en competidoras. [ 12 ]

Proyecto piloto

Un proyecto piloto en Europa utilizó un arado para aflojar ligeramente y formar surcos en el suelo. Plantaron avena y veza , que atrae rizobios fijadores de nitrógeno . Plantaron pequeños olivos para aumentar la diversidad microbiana. Dividieron un campo de 100 hectáreas sin riego en tres zonas: una tratada con fertilizantes químicos y pesticidas (zona A); y las otras dos con diferentes cantidades de un biofertilizante orgánico , compuesto por restos de uva fermentada y una variedad de bacterias y hongos, junto con cuatro tipos de esporas de micorrizas. [ 12 ]

Los cultivos que habían recibido la mayor cantidad de fertilizante orgánico alcanzaron casi el doble de altura que los de la zona A y fueron varios centímetros más altos que los de la zona  C. El rendimiento de esa sección igualó al de los cultivos de regadío , mientras que el rendimiento de la técnica convencional fue insignificante. La micorriza penetró en la roca mediante la excreción de ácidos, lo que permitió que las raíces de las plantas alcanzaran casi 2 metros de profundidad en el suelo rocoso y llegaran al agua subterránea . [ 12 ]

microbiólogos del suelo

Véase también

Referencias

  1. ↑ Tayyab, Muhammad; Yang, Ziqi; Zhang, Caifang; Islam, Waqar; Lin, Wenxiong; Zhang, Hua (26 de abril de 2021). "El monocultivo de caña de azúcar impulsa la composición, actividad y abundancia de la comunidad microbiana de microorganismos relacionados con la agricultura" . Environmental Science and Pollution Research . 28 (35): 48080– 96. Bibcode : 2021ESPR...2848080T . doi : 10.1007/s11356-021-14033-y . ISSN 1614-7499 . PMID 33904129. S2CID 233403664. Recuperado el 6 de marzo de 2026 .   
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