La meta es promover el crecimiento vegetal y evitar plagas

Un pequeño gran salto: Cómo un conjunto de microorganismos mejora la performance del frijol y banano

22 de marzo de 2024

Uno combate un hongo agresivo y otro estimula una mejor absorción de nutrientes desde el sustrato. Las investigaciones sobre estos microorganismos se llevaron a cabo en el Grupo de Investigación en Ecología Microbiana y Biotecnología de la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM). Las dos tesistas doctorales compartieron algunos detalles de sus pesquisas en laboratorio y en campo.

Mayra Castillo para Redagrícola

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Amenazas biológicas y climáticas y el cada vez más estrecho listado de ingredientes activos, siguen reconfigurando la agricultura mundial, en términos fitosanitarios y de nutrición vegetal. Perú no es la excepción: ante la escasez de fertilizantes sintéticos, los biofertilizantes y bioinoculantes que solían usarse solo en la industria orgánica ahora son un complemento que, además, permite la progresiva recuperación de la calidad del suelo y a un menor costo.

La clave para entender este cambio de paradigma en la industria está en los microorganismos existentes en estos productos biológicos y la manera en la que se comportan en determinadas circunstancias. Es decir, a partir de la modificación del PH, la temperatura o la alcalinidad, así como hacer las pruebas en laboratorio, en campo o in vitro, generan comportamientos diferentes: los microorganismos pueden crecen más rápido, generar pigmentación, generar morfologías diferentes, etc.

En esa línea, el Grupo de Investigación en Ecología Microbiana y Biotecnología de la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM), liderado por la Dra. en Ciencias Biológicas Doris Zúñiga, experimenta con diferentes microorganismos, a fin de obtener interacciones que puedan usarse en campo. Para lograrlo, los consorcios -que es como se le conoce al conglomerado de microorganismos con cualidades específicas-, deben ponerse a prueba primero en laboratorio y luego en invernadero antes de ingresar a campo. Este proceso puede tardar entre 6 meses y un año, sin contar que el proceso en campo tiene una duración similar, al que además se debe añadir el análisis de resultados.

“Con estas investigaciones queremos ver cómo recuperar algo del equilibrio entre los microorganismos frente a los patógenos que buscan deteriorar cultivos”, señala la Dra. Zúñiga en el Simposio sobre Promotores de Crecimiento Vegetal, realizado recientemente en Lima. Estos organismos microscópicos –entre los que se cuentan bacterias y hongos– habitan el suelo, las raíces y las plantas en las diferentes fases del cultivo.

Cuando se pierde el balance óptimo con el resto de nutrientes, empiezan a proliferar enfermedades que merman los cultivos o disminuyen la calidad nutricional de los alimentos.

La Dra. Zúñiga explica que, en el Perú, el banco más grande de microorganismos lo posee el Senasa, el cual contiene diversas especies registradas (como la del hongo que origina la roya amarilla) y muchas otras ya caracterizadas. “¿Pero a quién le llega realmente esta información?” se pregunta la experta, docente y consultora.

Para responder la legítima pregunta, Redagrícola conversó con las biólogas Miriam Memenza y Daniela Landa quienes, como parte de sus tesis doctorales sobre inoculantes microbianos y bajo la asesoría de la Dra. Zúñiga, trabajaron con microorganismos capaces de mejorar la ‘performance’ de cultivos de gran importancia: el frijol y el banano musa.

CONTRA LAS PLAGAS DE LAS LEGUMINOSAS

Durante los años en los que ha trabajado en proyectos de sanidad fitosanitaria para Senasa, Miriam Memenza se familiarizó con gran una cantidad de hongos tras manipular material vegetal contaminado y visitar diferentes zonas del país para tales investigaciones. Todo ello con el objetivo de encontrar un microorganismo que tuviese potencial de ser biocontrolador de estas enfermedades.

Muchas de ellas producen pudrición radicular (destruyen raíces), generando que se marchiten tallos y follaje, o directamente originar un hundimiento en la estructura vegetal o una necrosis en el cuello de la planta y el follaje. Además, los hongos Sclerotinia, Fusarium y Rhizoctonia atacan cualquier tipo de cultivo, siendo este último es el más agresivo de todos, ya que puede sobrevivir en el suelo por años. “Los microclimas de Perú favorecen muy bien a las diferentes especies que se quiere cultivar, pero también las de enfermedades causadas por hongos fitopatógenos. Además, el uso excesivo de agroquímicos ha hecho más resistentes a estas enfermedades, haciendo que las estrategias de control sean más difíciles y de menor efectividad”, explica.

Sin duda, esto también eleva el costo de producción ante la merma; pero más difícil de resolver es la contaminación del suelo al usar más plaguicidas, ya que se arrasa con otros microorganismos o se afecta a otras plantas cercanas. “Hay que saber que los microorganismos no solo son biocontroladores sino también biofertilizantes, por lo que se debe abordar estratégicamente: un solo microbio no resuelve una problemática, sería irreal”, agrega.

Tras aislar microbios de los suelos analizados de Ica, Lima, La Libertad y Lambayeque, el elegido fue un Bacillus halotolerans: una bacteria que frena el crecimiento de hongos patógenos como la Rhizoctonia y ofrece alta resistencia, pues mantiene sus cualidades por largo tiempo, algo improbable entre microorganismos que suelen tener corta actividad. Además, es de fácil manipulación, ya que permite consorcios con otros microorganismos que pueden resistir altas condiciones térmicas o soportar los cambios abruptos del pH del suelo, por citar un par de ejemplos. Esto ocurre con frecuencia en los campos del norte del Perú, donde el calor y la radiación son intensos.

Bacillus hay de diversos tipos, crece en medios diversos y no es muy exigente nutricionalmente. Uno puede proyectar la formulación, a futuro, para pensar en ir complementando insumos que son caros en laboratorio. Sino, no puede ser viable el control en campo”, asegura. Se aplicaron pruebas en laboratorio que permitieron evaluar la capacidad Promotora del Crecimiento Vegetal (PGP) y de su capacidad antagónica, así como pruebas de reducción de incidencia de la enfermedad y de medición de parámetros agronómicos en invernadero del Bacillus halotolerans biocontrolador. Posteriormente, se trabajó en el campo de leguminosas con las variedades de frijol canario y frijol caraota que tiene la UNALM en Pachacámac, donde se aplicaron las mismas pruebas pero en condiciones naturales y sin el control que hubo en las dos fases previas.

Entre los resultados obtenidos, destacan los siguientes: inhibición de crecimiento micelial, es decir, se frena el crecimiento de hongos, gracias a su actividad antifúngica. Y además, se encontró que dicha actividad antifúngica tiene una alta resistencia térmica. De hecho, el Bacillus halotolerans ha demostrado que forma halos de actividad antagonista frente a 3 hongos patógenos.

Sin embargo, la investigación no se detiene allí: este Bacillus halotolerans ha seguido trabajando en consorcio con otros microorganismos como la Rhizoctonia, encargada de fertilizar y así cumplir la labor de manera integral. Para Memenza, este hallazgo es solo una parte de su tesis doctoral –la cual espera sustentar este año– y es también uno de los diversos proyectos auspiciados por Innovate Perú, un programa del Ministerio de la Producción (PRODUCE) que potencia la innovación y el desarrollo tecnológico y productivo en el Perú. Gracias al fondo de S/ 500 mil -unos US$135.000- entregado por dicho programa a la UNALM, diversos grupos de investigación como el de la Dra. Zuñiga pueden seguir realizando sus investigaciones. De hecho, gracias al Bacillus halotolerans, sus indagaciones se han extendido a otro tipo de cultivos como el tomate, las fresas, la quinua, la maca y la papa.

FORTALECER AL BANANO ANTES DE LLEVARLO AL CAMPO

Además de evitar enfermedades, otros biólogos ponen la mira en dar solución a problemas específicos que pueden ocurrir en otro eslabón de la cadena de producción vegetal. Tal es el caso de la docente e investigadora Daniela Landa, quien se enfocó en la aclimatación exitosa de plántulas de banano ‘in vitro’ hacia condiciones en campo. Aunque esta no es una práctica frecuente en el Perú, este estudio –que forma parte de la tesis doctoral de Landa– le permitió investigar cómo ciertas bacterias pueden hacer soluble el fosfato depositado en los suelos, de manera que dicho nutriente se disemine e integre a las vías biológicas de la plántula, mejorando su adaptación y supervivencia ‘ex vitro’.

“Esto influye, principalmente, en la formación de raíces y en todo el crecimiento celular de la planta. Además, otras bacterias solubilizadoras de fosfato reportan beneficios adicionales: pueden producir sustancias que las hacen antagonistas o son productoras de hormonas”, explica la bióloga y genetista. Más relevante aún en el largo plazo: estos microorganismos tienen un alto potencial para reconstituir los suelos, al ser productores de polisacáridos que favorecen la formación de agregados en suelo.

En ese sentido, ¿por qué es importante concentrarse en el fósforo? De acuerdo con Landa, es el segundo macronutriente esencial después del nitrógeno. No es tóxico en el suelo, pero si se solidifica puede propiciar la acumulación de compuestos metálicos que acidifican el terreno, como el hierro y el aluminio.

“El reto es hallar microorganismos que realmente movilicen compuestos y rompan enlaces importantes para que las formas disponibles de fósforo (ortofosfatos) sean absorbidos fácilmente por las plantas y se agreguen a su metabolismo”, comenta. A diferencia de Memenza que utilizó suelos de regiones variadas, Landa empezó buscando las bacterias solubilizadoras de fosfato en la gran gama de microorganismos del laboratorio de la UNALM, donde contaban con bacterias de crecimiento vegetal rizosféricas. “Lo que hicimos fue estudiar cuáles solubilizan fosfato y cuáles no. Y descubrimos que la mayoría lo hace, pero solo con los fosfatos más sencillos”, explica Landa. El reto fue seguir investigando los fosfatos más complejos como el tricálcico, de aluminio y de hierro, pues ellos son los que se solidifican en el suelo.

Se trabajó con dos cepas de laboratorio de la UNALM y dos sustratos diferentes (uno comercial y otro de vermiculita) además de variar el pH y las temperaturas, de manera que se pusiera a prueba la aclimatación de las plántulas de banano ‘ex vitro’. La primera cepa respondió bien a casi todos los pH, es decir, mostró un amplio rango de trabajo; mientras que la segunda no mostró actividad alguna. Eso se traduce en que la primera aguanta zonas de frío, las de tipo tropical y bosques secos, mientras que la segunda no se aclimata a ninguna.

Tales hallazgos fueron posibles luego de trabajar 80 réplicas por cada sustrato. El resultado: solo hubo pérdida de 10 plántulas en el proceso de aclimatación, lo cual confirma que la aplicación de bacterias solubilizadoras de fosfato reduce ampliamente la muerte de plántulas en el periodo de aclimatación. “El suelo no está inerte, está vivo. Tiene sus propios factores químicos, físicos y biológicos. Como todo ente biológico, cambia y se adapta, por eso los microorganismos responden diferente en cada campo de cultivo: porque lo que se modifica es la dinámica del sustrato”, concluye Landa.

Aunque ninguna de estas tesis fue concebida ni encaminada con fines comerciales, las biólogas e investigadoras saben que el contexto actual de la agricultura convierte sus hallazgos en una opción real (aunque futura) ante la dependencia de productos sintéticos. Agroquímicos que, más pronto que tarde, deberán complementarse con estrategias de recuperación del suelo como las que ofrecen estos microorganismos.

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Biologicals Latam es una revista digital trimestral de Redagrícola que informa de manera especializada sobre la intensa actividad que se está desarrollando en el espacio de los bioinsumos para la producción agrícola. Esta publicación en español e inglés es complemento del Curso Online de Bioestimulantes y Biocontrol y las conferencias que este grupo de medios realiza en torno al tema.