Las bacterias del suelo podrían mejorar el rendimiento de los cultivos a través de hongos

Un equipo de investigadores del Instituto Boyce Thompson (BTI) ha descubierto un grupo distinto de bacterias que pueden ayudar a que los hongos y las plantas adquieran los nutrientes del suelo. Los hallazgos podrían señalar el camino hacia métodos rentables y ecológicos para enriquecer el suelo y mejorar el rendimiento de los cultivos, reduciendo la dependencia de los agricultores de los fertilizantes convencionales.

Investigación del Hongo AM

Los investigadores saben que un tipo de hongo llamado hongos micorrízicos arbusculares (AM) establece relaciones simbióticas con las raíces del 70% de todas las plantas terrestres. En esta relación, las plantas intercambian ácidos grasos por nitrógeno y fósforo de los hongos. Sin embargo, los hongos AM carecen de las enzimas necesarias para liberar nitrógeno y fósforo de moléculas orgánicas complejas.

Un trío de científicos de BTI dirigido por Maria Harrison , profesora William H. Crocker en BTI, se preguntó si otros microbios del suelo podrían ayudar a los hongos a acceder a esos nutrientes. En un primer paso para examinar esa posibilidad, el equipo investigó si los hongos AM se asocian con una comunidad específica de bacterias. Su investigación apareció el 1 de marzo en The ISME Journal .

Comunidades bacterianas

El equipo examinó las bacterias que viven en las superficies de estructuras largas en forma de filamentos llamadas hifas, que los hongos se extienden hacia el suelo lejos de su planta huésped. En hifas de dos especies de hongos, el equipo descubrió comunidades bacterianas muy similares cuya composición era distinta a la del suelo circundante.

«Esto nos dice que, al igual que el intestino humano o las raíces de las plantas, las hifas de los hongos AM tienen sus propios microbiomas únicos», dijo Harrison, quien también es profesor adjunto en la Facultad de Ciencias Vegetales Integrativas de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Cornell. . “Ya estamos probando algunas predicciones interesantes sobre lo que podrían hacer estas bacterias, como ayudar con la adquisición de fosfato.

Bacterias que pueden aumentar el rendimiento de los cultivos

«Si estamos en lo cierto, enriquecer el suelo para algunas de estas bacterias podría aumentar el rendimiento de los cultivos y, en última instancia, reducir la necesidad de fertilizantes convencionales junto con sus costos asociados e impactos ambientales», agregó.

Sus co-investigadores en el estudio fueron los ex científicos de BTI Bryan Emmett y Véronique Lévesque-Tremblay.

En el estudio, el equipo utilizó dos especies de hongos AM, Glomus versiforme y Rhizophagus irregularis, y las cultivó en tres tipos diferentes de suelo en simbiosis con Brachypodium distachyon, una especie de gramínea relacionada con el trigo. Después de dejar que el hongo creciera con la hierba durante hasta 65 días, los investigadores utilizaron la secuenciación de genes para identificar las bacterias que se adhieren a las superficies de las hifas.

Dos especies de hongos

El equipo encontró una consistencia notable en la composición de las comunidades bacterianas de las dos especies de hongos. Esas comunidades eran similares en los tres tipos de suelo, pero muy diferentes de las que se encuentran en el suelo lejos de los filamentos.

La función de estas bacterias aún no está clara, pero su composición ya ha generado algunas posibilidades interesantes, dijo Harrison.

«Predecimos que algunas de estas bacterias liberan iones de fósforo en las inmediaciones de los filamentos, lo que le da al hongo la mejor oportunidad de capturar esos iones», dijo Harrison. «Aprender qué bacterias tienen esta función podría ser clave para mejorar el proceso de adquisición de fosfato de los hongos en beneficio de las plantas».

Rendimiento en cadena

El grupo de Harrison está investigando los factores que controlan qué bacterias se ensamblan en los filamentos. Harrison cree que los hongos AM pueden secretar moléculas que atraen a estas bacterias y, a su vez, las comunidades bacterianas pueden influir en las moléculas que secreta el hongo.

Entre los microbiomas de las hifas se encontraban miembros de Myxococcales y otros taxones que incluyen «depredadores bacterianos» que matan y comen otras bacterias haciéndolas explotar y liberar su contenido.

Estos depredadores se mueven deslizándose a lo largo de las superficies para que “los filamentos de hongos puedan servir como carriles de alimentación lineales”, dijo Emmett, quien actualmente es microbiólogo investigador del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de EE. «Muchas bacterias del suelo parecen viajar a lo largo de hifas de hongos en el suelo, y estos depredadores pueden hacer que el viaje sea más peligroso».

Depredadores en filamentos

Si bien no todos los miembros de esos taxones en los filamentos pueden ser depredadores, el grupo de Harrison planea investigar cómo y por qué esos depredadores potenciales se reúnen allí. “Es posible que las acciones de las bacterias depredadoras hagan que los nutrientes minerales estén disponibles para todos en el suelo circundante, tanto los depredadores como los hongos”, dijo.

El trabajo de investigación fue apoyado por el Departamento de Energía de Estados Unidos.

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