Azospirillum, una bacteria de uso consolidado en cultivos extensivos

Con 20 millones de dosis de productos comerciales aplicadas en el continente, ya no es posible discutir la efectividad de los resultados de la inoculación de este microorganismo, principalmente en cereales y leguminosas. Así lo afirma el Dr. Fabricio Cassán, quien repasa los avances tecnológicos y científicos que han permitido grandes avances, como la masiva coinoculación con rizobios en soja y un relevante ahorro de fertilizantes nitrogenados.

Azospirillum corresponde a un género de bacterias que promueve el crecimiento vegetal. Se encuentra en suelos de diversas partes del mundo y es un buen colonizador: hay reportes para más de 100 especies vegetales. Asociados al sistema radicular de las plantas, estos microorganismos contribuyen a la producción del cultivo actuando tanto en el aumento de la parte aérea como de las raíces.

Uno de los más destacados especialistas en el tema es el argentino Fabricio Cassán, microbiólogo y doctor en ciencias biológicas, profesor adjunto por el área de fisiología vegetal en la Universidad Nacional de Río Cuarto, Argentina, e investigador independiente por el Instituto de Agrobiotecnología, INIAB, del CONICET. Autor y editor de numerosas publicaciones científicas, su trabajo en el Laboratorio de Fisiología Vegetal y de la Interacción Planta-Microorganismo se enfoca en rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal y fitohormonas.

-¿Cuál es el panorama actual de la bacteria Azospirillum?

-En los últimos años hubo un aumento muy significativo del uso de Azospirillum en productos comerciales. El número de dosis en todo el continente, pero fundamentalmente en Argentina y en Brasil, se estima en 20 millones al año (se emplea 1 a 1,5 dosis por hectárea), lo cual pone a esta bacteria como el segundo microorganismo de mayor utilización, fundamentalmente en cultivos extensivos. Hablamos de maíz, hablamos de coinoculación en leguminosas: en Brasil, poroto (frejol), soja; en Argentina, fundamentalmente soja. La coinoculación, la combinación de Rhizobium con Azospirillum, ha sido una mejora en el formato de los productos para leguminosas.

-¿El primero en número de dosis es Rhizobium?

-Claro, se encuentra en el orden de 80 millones de dosis entre Argentina y Brasil. Si sumas a Paraguay y probablemente Uruguay, debes estar cerca de los 100 millones de dosis al año.

Según Fabricio Cassán, en el caso de Azospirillum la frecuencia de éxito está entre un 75 y un 80% de los casos.

De acuerdo a Cassán, el cambio ha sido impulsado por el aumento de compañías focalizadas en producir inoculantes basados en Azospirillum, y por un rol importante del Estado.

-Lo más trascendental fue el ingreso de Brasil en la ecuación –comenta–, porque cuando ellos empiezan, los números se incrementan en forma significativa. Hoy las empresas en ese país ven que la tecnología de la inoculación con Azospirillum da resultados y la han incorporado en los paquetes de productos que normalmente ofrecen. En Argentina el INTA [Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria] y, en Brasil, el Embrapa [Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria], han generado información y han mostrado números, producto de análisis de metadata de muchos ensayos donde se comprueba la robustez de esta técnica.

Una dificultad para la masificación de Azospirillum, comenta el Dr. Cassán, es que, a diferencia de los rizobios, apreciables a simple vista en los nódulos de las raíces, su presencia y efecto se evidencian a través de mediciones y modelos estadísticos.

–Si en rizobios un 80-85% de los ensayos obtienen resultados con diferencias contra un testigo, en el caso de Azospirillum la frecuencia de éxito está entre un 75 y un 80% de los casos. Los diferenciales de rendimiento varían dependiendo del cultivo, por ejemplo en cereales de invierno, como el trigo, aumenta en promedio del orden de 14%, en los de verano, como el maíz, un 9,5%; en soja, en interacción con rizobios, sobre lo que aportan estos les suma un 6 a 8%.

LA PRESENCIA DE LA BACTERIA HACE QUE EL SISTEMA FUNCIONE DE OTRA MANERA

El académico constata una evolución en el ámbito de la investigación. Inicialmente Azospirillum era asociado a la fijación de nitrógeno, pero la cantidad que podría fijar no sería suficiente para explicar los cambios. Luego se pensó en una acción relacionada a las fitohormonas que hacen crecer las raíces, no obstante, los ensayos donde se trató de emular ese efecto con la sola aplicación de hormonas, sin los microorganismos, no dieron los mismos resultados. Hoy se postula la existencia de una interacción con la planta que aumenta la eficiencia en el uso de nutrientes, sin tener todavía claro el cómo.

–Cuando incorporas la bacteria, la cantidad de fertilizante necesaria para igualar una respuesta productiva es menor, hay un ahorro. El sistema radical se ve impactado por la presencia del microorganismo, crece más y aumenta su absorción de nutrientes desde el suelo. Lo que no se conoce es la forma en que la planta sabe de la presencia de la bacteria, ahí estaría la zona gris del modelo. Posiblemente la planta toma la presencia de la bacteria como una señal positiva del ambiente. Cuando esa señal está alta, genera un programa de desarrollo X; si no está, el programa de desarrollo es Y.

–¿Pero Azospirillum sí incide sobre algunas hormonas vegetales?

–Hay reportes de producción de casi todas las hormonas por esta bacteria: etileno, ácido abscísico, sintetiza varias formas de citocininas, hay muchos estudios respecto a auxinas, de las cuales es una gran generadora. También produce óxido nítrico, un importante regulador del desarrollo radicular.

Sin embargo, añade, falta investigación bacteriana relacionada con fitohormonas, hay poca información respecto de su vía metabólica.

El manejo más utilizado con Azospirillum corresponde al tratamiento de semilla ya que en cultivos extensivos resulta la práctica más económica y eficiente, indica el especialista. Pero también hay información técnica generada sobre otras prácticas, como la aplicación foliar en soja, maíz y trigo.

–Ya existe una oferta de productos que se recomiendan para tratamiento foliar. Sabemos que la producción de hormonas, de auxinas en particular, tienen un rol importante en el uso foliar. No obstante, reitero, la presencia de la bacteria hace que el sistema funcione de otra manera. Puedes aplicar auxinas al follaje y se logra un efecto completamente distinto a cuando incorporas la bacteria sola o junto a dicha hormona. En base a eso se han hecho pruebas en distintos cultivos, incluso en especies arbóreas y sistemas hidropónicos de lechuga, rúcula, acelga, por ejemplo. En general en hortalizas tiene un efecto importante.

CONTRIBUCIÓN PARA HACER MÁS EFICENTE EL USO DE FERTILIZANTES

–Respecto del uso con fertilizantes, ¿cuál es la propuesta actualmente?

–La idea es bajar la dosis de fertilización incorporando algún producto biológico, porque ya hay un acuerdo general en el mundo acerca del impacto de los fertilizantes químicos en el ambiente, sobre todo en el calentamiento global. Hacer más eficiente su uso no quiere decir dejar de utilizarlos, porque hay cultivos cuya producción, de manera realista, no se puede pensar sin ellos. En leguminosas como la soja, el nitrógeno viene totalmente de la fijación biológica, pero en otros cultivos, si no lo aportas, la planta no va a producir a menos que lo encuentre en el suelo. Y los suelos agrícolas normalmente no tienen la cantidad necesaria para resolver la ecuación comercial de productor. Los números indican que dosis de fertilización más bajas, con la inoculación terminan por dar un resultado similar a dosis de fertilización mayores sin la inoculación. El ahorro de fertilizante significa ahorro de dinero. Un productor que usa 60 kg menos de N/ha obtiene un beneficio ecológico y también económico.

–¿Hacia dónde se está enfocando su equipo de investigación?

–Hace un tiempo atrás se pensaba que no existía ningún tipo de comunicación entre la planta y la bacteria. Luego se planteó que podía haber algún tipo de comunicación, y hoy estamos tratando de entender cómo ocurre ese diálogo, cómo la planta puede percibir al microorganismo.

LAS NUEVAS CERTEZAS QUE HA TRAÍDO EL DESARROLLO DE LAS ÓMICAS

–¿Cuáles pistas están siguiendo?

–Hay estructuras particulares, sistemas de secreción de un tipo específico de proteínas que permiten el anclaje a otras células (pueden ser, por ejemplo, otras células bacterianas o células eucariotas [células con núcleo verdadero propias de organismos como animales, plantas y hongos]) y entendemos que tienen un rol en el proceso de comunicación. También las tecnologías ómicas [genómica, metabolómica, transcriptómica, etc.] han permitido mirar dentro del genoma y entender su organización, lo cual ha generado muchas líneas de trabajo. Gracias a ellas, un avance muy significativo en los últimos años es la capacidad de generar herramientas para la identificación inequívoca de la bacteria. Azospirillum tiene un marcado pleomorfismo [aparición de múltiples formas estructurales durante su ciclo de vida], lo cual complicaba enormemente trazarlo desde que lo ponías en la semilla hasta que se convertía en planta, por la dificultad de reconocerlo por observación o en el laboratorio. Ahora es posible seguir a la bacteria en ese proceso, hay herramientas 100% eficientes para decir: sí, es la bacteria que yo puse.

–¿Hay implicancias prácticas de eso?

–Permite poner luz sobre temas antes difíciles de entender o que estaban mal entendidos, limitados por la tecnología. O sea, cuando querías saber cuánto tiempo sobrevive el microorganismo en la semilla, hacías una recuperación y contabas en una placa, pero en muchos casos no había certeza de que lo bacteria que contabas era la que habías puesto. Con las nuevas herramientas sabes inequívocamente y de forma precisa cuánto de lo que pusiste sobrevivió, y en base a eso tienes la posibilidad de corregir variables como la formulación o la manera de cultivar la bacteria para lograr una mayor sobrevivencia ante condiciones desfavorables. Lo anterior impactó mucho en el avance de productos como los de aplicación foliar, por ejemplo, los cuales sin entender el efecto de la luz sobre la bacteria serían muy difíciles de desarrollar.

Otra materia en rápida evolución se refiere a la identificación de nuevas especies:

–Aparece cada vez una mayor cantidad de trabajos al respecto. Ha habido toda una modificación taxonómica, reposicionamientos. Hoy se estableció una nueva familia, Azospirillaceae, que antes se consideraba parte de otra familia.

Asimismo, se ha intensificado la aplicación del concepto de microbioma, referido a todos los microorganismos presentes en un ambiente específico.

–Se trata de entender por qué en agricultura, si pones una bacteria promotora de crecimiento en un sistema con un equilibrio biológico en el que hay millones de bacterias con capacidades distintas, aun en una cantidad numéricamente muy inferior, obtienes un cambio en las plantas y logras beneficios comprobados.

CAMBIAN LOS LÍMITES EN EL MAPA DE LAS ESPECIES Y CEPAS DE AZOSPIRILLUM

Se ha comprobado que la supervivencia de Azospirillum en los sistemas agrícolas es bastante baja:

–Entra al sistema planta suelo, su efecto se evidencia, pero después se pierde la señal, como si nunca se hubiese aplicado. A diferencia de bacterias orientadas al control biológico, cuyos mecanismos de antibiosis se comportan de un modo más agresivo con el entorno, Azospirillum no tiene efectos negativos sobre otros microorganismos, salvo una posible excepción todavía no plenamente comprobada. Y también sería distinto a Rhizobium, porque en Argentina ha pasado que con el tiempo se van estableciendo poblaciones naturalizadas en el suelo. En cambio incluso en investigación no es nada fácil encontrar y aislar Azospirillum del suelo.

–¿Por lo tanto hay que aplicarlo una vez tras otra?

–Claro. Hallar una bacteria con la capacidad de interaccionar con las plantas pero al mismo tiempo no ser recalcitrante sobre el sistema fue una gran casualidad al momento en que empezaron a seleccionar microorganismos para agricultura.

–En cuanto a la descripción de nuevas especies, ¿hay alguna que “compita” con Azospirillum brasilense en lo comercial?

–Hasta el 2020, te diría, el 100% de los productos se formulaba sobre la base de Azospirillum brasilense. Pero cada vez hay más especies. Algunas cepas que se consideraban tipo brasilense ya dejaron de serlo. Por ejemplo, la cepa Sp245 hoy forma parte de A. baldaniorum, y la Az39, que se usa en Argentina hace más de 40 años, está muy próxima de ser reconocida como otra especie también, que se llamará A. argentinense. Obviamente poseen características que las hacen distintas, sin embargo no sé si haya diferencias en términos funcionales. Lo mismo ha pasado con los rizobios, como en el caso de la cepa USDA110, que antes era incluida en Bradyrhizobium japonicum y ahora es B. diazoefficiens.

–¿Avances como los descritos ayudarán a mejorar los resultados de 75-80% que se obtienen en los ensayos, de los que hablabas antes?

–La agudeza de las herramientas que se van generando para evaluar, sí. No solo en cuanto a identificar nuevas especies, también para hacer la trazabilidad de la bacteria y atribuirle el efecto que le corresponde únicamente a ella. Se ha ido puliendo la variabilidad que existía. Me da bronca cuando evalúo papers donde siguen con el latiguillo de “los resultados de la inoculación de Azospirillum todavía son discutidos…” Con 20 millones de dosis de dosis de producto comercial no hay mucho que discutir. Sí, para mejorar, se debe comprender mejor el impacto, lo que está asociado a tener herramientas más poderosas de medición. “Afinar la punta del lápiz”, sobre todo a niveles tan sensibles como el uso combinado con fertilizantes, donde necesitas números que te aporten. Hoy el número está entre 40 y 80 kg menos de N/ha, dependiendo del cultivo. En la medida que ese dato vaya siendo más preciso, impacta y mejora la práctica.