Avances en biología molecular

Los avances científicos en biología molecular permiten, cada vez con más detalle, estudiar y profundizar en el conocimiento de las funciones de los microorganismos del suelo y cómo sus diferentes mecanismos de acción pueden ayudar al establecimiento, desarrollo y rendimiento de los cultivos. Autores: Marisa Díaz1, Betina Agaras2 y Claudio Valverde2 –1 Rizobacter Argentina S.A. […]
febrero 24, 2023

Los avances científicos en biología molecular permiten, cada vez con más detalle, estudiar y profundizar en el conocimiento de las funciones de los microorganismos del suelo y cómo sus diferentes mecanismos de acción pueden ayudar al establecimiento, desarrollo y rendimiento de los cultivos.

Autores: Marisa Díaz1, Betina Agaras2 y Claudio Valverde21 Rizobacter Argentina S.A. 2 LFGBBP-CBMS Universidad Nacional de Quilmes (UNQ)-CONICET.- Colaboración en la redacción para este artículo: Micaela Zaro33 Miembro de la Mesa de Nutrición Biológica (MNB)

Interacción Público – Privada

La interrelación entre instituciones públicas y privadas persiguiendo un objetivo en común de la mano de los avances científicos en biología molecular y, en especial en minería genómica, permiten cada vez con más detalle estudiar y profundizar en el conocimiento de las funciones de los microorganismos del suelo y cómo sus diferentes mecanismos de acción pueden ayudar al establecimiento, desarrollo y rendimiento de los cultivos. La minería genómica permite la identificación de genes o grupos de genes implicados en diferentes procesos metabólicos.

Este trabajo realizado a lo largo de 20 años de investigación ve reflejado resultados confiables de respuestas de eficiencia agronómica del microorganismo rizosférico Pseudomona y sus capacidades de estimulación del desarrollo vegetal.

En el año 2003, con el objetivo de obtener cepas de bacterias eficientes para la promoción del desarrollo de los cultivos, fue aislada una cepa de Pseudomonas. Las mismas se obtuvieron de la rizosfera de plantas de trigo en etapa de macollaje en una parcela agrícola cerca de la ciudad de Pergamino, Argentina, denominada en aquel momento como aislamiento 1008. Desde entonces fueron varios los abordajes que se realizaron en torno a los estudios de esta cepa.

Eficiencia agronómica en el cultivo de trigo

La cepa fue estudiada a través del tiempo por su capacidad para permanecer estable dentro de una formulación líquida que permitió garantizar su viabilidad al momento de la aplicación sobre las semillas. El inoculante a base de Pseudomonas cepa 1008 fue utilizado en 25 ensayos de campo en el período comprendido entre 2010-2017.

Al realizarse los análisis estadísticos de los datos de campo fueron tenidos en cuenta los factores adicionales que pudieron tener efectos sobre los tratamientos como son, la ubicación de los ensayos, las propiedades del suelo, los cultivos antecesores, los genotipos de semillas y tratamiento simultáneo con fungicidas. Ninguno tuvo efecto de interacción significativa con los tratamientos testigos o aquellos que recibieron el tratamiento con Pseudomonas cepa 1008.

Cuando solo se consideró la ubicación de lotes y el tratamiento con dicha Pseudomona  para la clasificación de datos, el efecto de la inoculación fue claro, específicamente sobre la base de la contribución del rendimiento de grano y el número de espigas (Figura 1a). El impacto de la ubicación fue más evidente en el número de plantas por m2 (Figura 1a).

Cuando consideramos únicamente el impacto de la inoculación de semillas con Pseudomonas cepa 1008en un análisis de componentes principales, el PC1 explicó el 100% de la variabilidad, siendo aquellas parcelas en las que se trataron las semillas con Pseudomonas cepa 1008las que presentaron los valores más altos para las tres variables (número de plantas y de espigas por m2, y rendimiento de grano) (Figura 1b).

* Rizofos® es el nombre comercial de la Pseudomona cepa 1008 aislada.

En general, las variables que mejor respondieron con soporte estadístico al tratamiento de semillas con Pseudomonas cepa 1008fueron rendimiento de grano (+8%), número de espigas (+5%) y peso fresco del macollo (+8%), de acuerdo con lo observado en la siguiente tabla:

* El modelo no se pudo construir. n.s., no hubo diferencia estadística significativa entre el control y el tratamiento con Pseudomona cepa 1008. Para más detalles sobre el diseño experimental de los ensayos a campo y del análisis estadístico de los resultados, se remite al lector al artículo científico original (https://doi.org/10.3389/fpls.2022.894985).

Minería genómica de propiedades PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria)

Dentro de los estudios de biología molecular la secuenciación completa del genoma reveló que la cepa 1008 tiene la capacidad de acceder a diversas fuentes de fósforo inorgánico y orgánico, lo que le permite contribuir a la nutrición fosforada de las plantas; posee la capacidad de competir por el acceso al hierro, elemento que también es capaz de liberar y dejar disponible para las plantas en la zona de la rizósfera; de producir auxinas relacionadas con el desarrollo del sistema radicular y la formulación de pelos absorbentes, y de producir 2,3-butanodiol y acetoína, compuestos reportados en la literatura como biomoléculas relacionadas con la estimulación de los cultivos.

Por último, esta bacteria es capaz de metabolizar un compuesto liberado por la planta en condiciones de estrés denominado GABA, por lo cual también puede ejercer acción benéfica sobre las plantas, acompañándolas a sortear situaciones ambientales negativas durante su ciclo de vida.

Además, el genoma de la cepa 1008 alberga múltiples regiones que contienen genes relacionados con su fuerte competitividad para establecerse de manera exitosa en la rizosfera. (Figura 2 a); (Cuadro 2b)

Figura 2 a. Mapa esquemático del genoma de Pseudomonas cepa 1008, en el que señala la posición de los genes relacionados con sus rasgos PGPR. El genoma está compuesto de un único cromosoma circular de 6.6 millones de nucléotidos. Para más detalles sobre el contenido genético de la cepa 1008, se remite al lector al artículo científico original (https://doi.org/10.3389/fpls.2022.894985).

Cuadro 2b.

Nueva especie

El análisis filogenómico, fenotípico y quimiotaxonómico de la cepa 1008 en comparación con taxones emparentados permitió concluir que este aislamiento bioestimulante rizosférico de trigo es un representante de una nueva especie dentro del género Pseudomonas, para la cual se propuso y fue aceptada la denominación Pseudomonas pergaminensis sp. nov. (cepa tipo 1008T = DSM 113453T = ATCC TSD-287T).

Conclusiones

La investigación sostenida por las interrelaciones entre instituciones público-privadas a lo largo del tiempo permitió, no solo determinar las acciones positivas que aporta un género de bacterias a la producción agrícola, sino también llegar a denominar una nueva especie dentro del género Pseudomonas, a saber, Pseudomonas pergaminensis sp.

El estudio permitió, además, enumerar con el respaldo en las mediciones científicas, diferentes acciones que genera esta bacteria y que son beneficiosas para la aplicación en producciones agrícolas; a saber, contribuir a la nutrición fosforada de las plantas y la liberación de hierro en la rizósfera; producir auxinas relacionadas con el desarrollo del sistema radicular y la formulación de pelos absorbentes, y de producir biomoléculas relacionadas con la estimulación de los cultivos. Por último, puede ejercer acción benéfica sobre las plantas, acompañándolas a sortear situaciones ambientales negativas durante su ciclo de vida. Sin duda, contribuciones biológicas valiosas para el sistema de producción agrícola.

Para más información puede acceder a la publicación científica en la revista Frontiers in Plant Science – Link de acceso: https://doi.org/10.3389/fpls.2022.894985.

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