El proyecto científico chileno combina fisiología vegetal, microbiología, biología molecular, metabolómica y análisis del suelo para comprender cómo la relación entre portainjertos y microorganismos benéficos puede ayudar a los cultivos a responder a condiciones de sequía. Sus primeros resultados muestran mejoras en fotosíntesis, biomasa y balance osmótico.
Frente a un escenario de menor disponibilidad de agua, parte de las respuestas para la agricultura podría encontrarse bajo el suelo. Esa es una de las líneas que investiga HoloDroNE, proyecto coliderado por la Universidad de Talca y el Centro de Estudios Avanzados en Fruticultura (CEAF), y financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID).
Su trabajo busca comprender las interacciones que se producen entre las raíces y los microorganismos que las rodean y, a partir de ellas, desarrollar aplicaciones que permitan a los cultivos responder de mejor manera al déficit hídrico. La investigación integra herramientas de fisiología vegetal, microbiología, biología molecular, metabolómica y análisis del suelo, con especial atención a la relación entre portainjertos y comunidades microbianas.
El desafío no es menor. La sequía constituye uno de los principales estreses abióticos para la producción agrícola, especialmente en cultivos hortícolas establecidos en zonas áridas y semiáridas. Cuando disminuye la disponibilidad de agua, también se reduce su absorción a través de las raíces y los tejidos vegetales comienzan a deshidratarse, afectando distintos procesos fisiológicos de la planta.
LOS PRIMEROS RESULTADOS
Una de las primeras investigaciones publicadas por el equipo de HoloDroNE evaluó el uso de bacterias nativas de la costa chilena en portainjertos de Lagenaria siceraria, especie utilizada en la producción de sandías y melones. Ahí, los resultados mostraron que la incorporación de estos microorganismos mejoró la respuesta de las plantas frente a la sequía: la fotosíntesis aumentó un 260%, la biomasa un 75% y también se observaron mejoras en el balance osmótico.
Para el Dr. Ariel Salvatierra, investigador asociado de HoloDroNE y encargado del Programa de Mejoramiento Genético de Portainjertos para Cucurbitáceas, la combinación entre material vegetal seleccionado y microorganismos benéficos abre distintas posibilidades para enfrentar condiciones productivas más restrictivas.
“La integración de portainjertos mejorados y microorganismos benéficos puede ayudar a los cultivos a mantener su productividad utilizando menos recursos. Su potencial impacto va desde la eficiencia en el uso del agua y fertilizantes, reducción de pérdidas productivas por estrés ambiental, menor dependencia de algunos insumos químicos, hasta una agricultura más sostenible desde el punto de vista económico y ambiental”, explica.
PORTAINJERTOS Y MICROORGANISMOS: UNA RESPUESTA DESDE LAS RAÍCES
Los portainjertos corresponden a la parte subterránea de una planta injertada: el sistema de raíces sobre el cual se establece la variedad comercial que posteriormente produce los frutos. Sus características pueden favorecer la adquisición de agua y nutrientes y mejorar la respuesta frente a condiciones adversas.
“Un buen portainjerto ayuda a la planta a explorar mejor el suelo, absorber más agua, nutrientes, y enfrentar mejor condiciones adversas como la sequía, la salinidad o enfermedades del suelo, logrando plantas más sanas, mayor estabilidad productiva y, muchas veces, mejores rendimientos”, señala Salvatierra.
Pero HoloDroNE no estudia las raíces de manera aislada. Otro componente de la investigación son las Comunidades Microbianas Sintéticas o SynComs, conformadas por microorganismos como bacterias, actinomicetos, hongos y algas.
Diversas investigaciones han mostrado que microorganismos benéficos presentes en el suelo pueden contribuir a la tolerancia de las plantas frente al estrés abiótico al modificar la rizósfera —el espacio de suelo que rodea directamente las raíces— y favorecer procesos relacionados con la absorción de agua y nutrientes.
Las SynComs permiten estudiar esas relaciones mediante comunidades seleccionadas de microorganismos y observar cómo determinadas combinaciones pueden influir sobre la respuesta de la planta. Entre los procesos considerados está la modulación del etileno, hormona vegetal involucrada en funciones como la maduración de los frutos, caída de hojas y flores, germinación y respuesta frente al estrés ambiental.
ENTENDER A LA PLANTA COMO UN HOLOBIONTE
Detrás de este trabajo aparece un concepto central para HoloDroNE: el holobionte. Esto se trata de que, en lugar de estudiar a la planta como un organismo independiente, este enfoque considera a la planta y los microorganismos asociados a ella como una misma unidad biológica, incluyendo las interacciones que ocurren tanto en el interior como alrededor de sus raíces.
Parte de esa relación se produce mediante un diálogo químico, operando a través de que las raíces liberan exudados al suelo y, en respuesta, los microorganismos producen sustancias capaces de interactuar con la planta. HoloDroNE busca comprender esa comunicación y estudiar cómo los exudados pueden ser modificados para obtener una mejor respuesta de los microorganismos introducidos a nivel de la raíz.
“Comprender el holobionte significa cambiar la pregunta. En lugar de preguntarnos únicamente qué genes tiene una planta o qué variedad es más resistente, comenzamos a preguntarnos qué comunidad microbiana la acompaña y cómo esa asociación contribuye a su capacidad de adaptarse al ambiente”, explica la Dra. Deyanira Castillo-Novales, investigadora postdoctoral de HoloDroNE.
Ese conocimiento tiene además una orientación aplicada. Según Castillo-Novales, el proyecto busca traducir lo aprendido sobre estas interacciones en herramientas que puedan incorporarse a los sistemas productivos.
“El proyecto integra fisiología vegetal, microbiología, biología molecular, metabolómica y análisis del suelo para comprender la interacción entre raíces y microorganismos con enfoque en aplicaciones concretas: desarrollo de bioinsumos, criterios para seleccionar portainjertos más eficientes o estrategias de manejo que permitan producir con menos agua, sin comprometer el rendimiento ni la calidad de los cultivos”, señala.
UN CATÁLOGO DE COMUNIDADES MICROBIANAS
El trabajo apunta finalmente a identificar qué microorganismos y combinaciones pueden resultar útiles para distintas necesidades de los cultivos. Para ello, el equipo está desarrollando un catálogo de comunidades microbianas que permita aprovechar funciones que ya existen naturalmente, pero que pueden verse afectadas por determinadas prácticas agrícolas.
“Hay muchas funciones que ya realizan los microorganismos y que se ven suprimidas por el manejo agrícola. Nosotros estamos generando un catálogo de comunidades microbianas para potenciar sus funciones y ayudar a las plantas de forma natural, sin la aplicación masiva de insumos externos”, explica el Dr. Pablo Cornejo, director alterno del proyecto e investigador de CEAF y la Universidad de Talca.
La posibilidad de identificar distintas comunidades y comprender sus funciones podría ampliar también las alternativas disponibles para el desarrollo de bioinsumos. Para Cornejo, generar ese abanico permitiría avanzar hacia tecnologías más accesibles y, en sus palabras, “democratizar el uso de este tipo de insumo”.
