Confirman que el cobre mejora la capacidad de bacterias asociadas a la soja para mitigar un gas de efecto invernadero
Un equipo de investigación de la Estación Experimental del Zaidín (Granada-CSIC) ha analizado los genes de un microorganismo del suelo para comprobar en qué circunstancias transforma contaminantes de suelos, aguas y atmósfera en gases inofensivos como el nitrógeno verde. Con los resultados, podrían diseñarse estrategias de fertilización agrícola que reduzcan la contaminación de entornos acuáticos, terrestres y atmosféricos.
Un equipo de investigación de la Estación Experimental del Zaidín (Granada-CSIC) ha confirmado que el cobre mejora la capacidad de bacterias asociadas a la soja para mitigar un gas de efecto invernadero. Se trata de la primera vez que se analiza en un contexto de cambio climático cómo la presencia de este mineral en los suelos afecta a la actividad biológica de un microorganismo del suelo. Con esta información, se podrían diseñar estrategias de fertilización que reduzcan uno de los problemas de la agricultura: la contaminación de entornos acuáticos, terrestres y de la atmósfera.
La bacteria en la que se centran los investigadores, Bradyrhizobium diazoefficiens, puede vivir entre las raíces de la planta de soja y en simbiosis con ella, esto es, una relación de convivencia entre ambos seres vivos. Este microorganismo ejerce de manera natural una función similar a la de los fertilizantes que se emplean tradicionalmente en las prácticas agrícolas, no contamina y, además, reduce los nitratos derivados de los abonos. Éstos son compuestos beneficiosos que alimentan a la planta pero que, en exceso, producen emisiones de gases de efecto invernadero y contaminan entornos acuáticos y terrestres.
El uso de bacterias como Bradyrhizobium diazoefficiens es beneficioso porque reduce la dependencia de fertilizantes en la agricultura y disminuye la emisión de gases de efecto invernadero. Foto: Pixabay.
Además, la bacteria Bradyrhizobium diazoefficiens posee la capacidad de absorber los nitratos y transformarlos en nitrógeno molecular, también conocido como ‘verde’, un gas que no produce daño a la atmósfera.
Los investigadores confirman por primera vez que estos microorganismos requieren la presencia de cobre en los suelos, elemento que, de igual modo que los humanos asimilan compuestos nutricionales como el fósforo o el calcio, emplean para realizar sus procesos vitales.
Suelos agrícolas
El conocimiento que aportan los investigadores del grupo ‘Metabolismo del Nitrógeno en Bacterias Rizosféricas’ persigue combatir la contaminación producida por los fertilizantes que se aplican habitualmente en suelos agrícolas. Muchos de ellos contienen compuestos químicos -difíciles de obtener en grandes cantidades en estado natural-, también llamados nitratos, como el nitrógeno, fósforo y potasio, que favorecen el crecimiento y salud de las plantas. No obstante, éstos también suponen un riesgo para el medioambiente porque, en exceso, contaminan entornos acuáticos como lagos o acuíferos (acumulaciones de aguas subterráneas), entre otros.
Ciclo de los nitratos en este proceso.
Además, estos fertilizantes poseen otra desventaja: cuando pasan a las capas más profundas del suelo y se reducen las concentraciones de oxígeno, las bacterias como Bradyrhizobium diazoefficiens respiran los nitratos y producen gases como el óxido nitroso, que contribuye al cambio climático.
Compuestos beneficiosos
Tal y como explican los expertos en ‘Effect of copper on expression of functional genes and proteins associated with Bradyrhizobium diazoefficiens denitrification’ publicado en International Journal of Molecular Sciences, los científicos analizan un proceso metabólico que realiza Bradyrhizobium diazoefficiens en simbiosis con la planta de soja, denominado desnitrificación. Éste permite que las bacterias respiren nitrato, produzcan nitrógeno verde y, por último, los microorganismos puedan puedan asimilar de nuevo este gas para producir amonio, un compuesto beneficioso para los vegetales que favorece su salud y crecimiento. “Se trata de un proceso similar al de la digestión, en la que el tracto digestivo asimila los alimentos y los transforma en compuestos nutricionales para que los absorba el organismo”, explica a la Fundación Descubre la investigadora de la Estación Experimental del Zaidín María Jesús Delgado.
Grupo del Metabolismo del Nitrógeno en Bacterias Rizosféricas de la Estación Experimental del Zaidín, CSIC, Granada.
Para comprobar cómo esta bacteria realiza exactamente la desnitrificación, los investigadores efectuaron una revisión bibliográfica, es decir, analizaron otros trabajos científicos relacionados con su campo de estudio para identificar qué faltaba por estudiar. De este modo, detectaron que sí se habían confirmado los efectos del cobre sobre otros microorganismos, pero no en las bacterias como Bradyrhizobium, que viven en simbiosis con legumbres.
Luego, emplearon técnicas para realizar análisis químicos y métodos de biología molecular para determinar la estructura y las funciones vitales de esta bacteria. Entre estos últimos, efectuaron el aislamiento de su ARN con el objetivo de identificar aquellos genes con una función biológica y por qué de la misma.
Sustituir los abonos tradicionales
De este modo, determinaron que cuando hay ausencia de cobre en los suelos estas bacterias no producen compuestos beneficiosos para las plantas; sino óxido nitroso, dañino para el entorno. “Para desarrollar biofertilizantes que contengan Bradyrhizobium diazoefficiens tenemos que descubrir qué cantidades de cobre necesitamos para que, por un lado, no sea tóxico para el medioambiente y, por otro lado, las bacterias sean capaces de sustituir la función de los abonos tradicionales”, explica María Jesús Delgado.
Los expertos emplearon técnicas para realizar análisis químicos y métodos de biología molecular para determinar la estructura y las funciones vitales de esta bacteria. Foto: Pixabay.
Como siguiente paso, los científicos continuarán con otros análisis químicos y de genómica funcional, cuyo objetivo es relacionar las secuencias de un gen con una función biológica. De este modo, los expertos pretenden profundizar a nivel molecular en los mecanismos biológicos que hacen que las bacterias produzcan compuestos beneficiosos para las plantas y reduzcan los niveles de óxido nitroso, nocivo para la atmósfera. Con este conocimiento, se podrán desarrollar estrategias específicas para mejorar las prácticas agrícolas, mitigar la producción de emisiones nocivas y proteger el medioambiente.
Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, el programa ‘A Way Of Making Europe’ del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (proyectos AGL2017-85676-R, AGL2015-63651-P y PID2020-114330GB-100). Asimismo, ha recibido apoyo de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía.
Referencias
Pacheco, P. J.; Cabrera, J. J.; Jiménez-Leiva, A.; Bedmar, E. J.; Mesa, S.; Tortosa, G. & Delgado, M. J. (2022). ‘Effect of Copper on Expression of Functional Genes and Proteins Associated with Bradyrhizobium diazoefficiens Denitrification’. International journal of molecular sciences, 23(6), 3386..
Más información:
#CienciaDirecta, agencia de noticias de ciencia andaluza, financiada por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología-Ministerio de Ciencia e Innovación.
Teléfono: 958 63 71 99. Extensión 205
Documentación adicional
Últimas publicaciones
Nos encontramos a menos de un día del solsticio de diciembre, que tendrá lugar a las 10:20 de este sábado, hora española. Esta efeméride marca el comienzo de las estación astronómicas de invierno para el hemisferio norte. Dejamos atrás el otoño, con sus tonalidades amarillas, naranjas y marrones, y damos paso al color blanco de los copos de nieve, a las luces de colores, y a las flores de pascua. Son algunos de los protagonistas de estas fiestas, que también tienen su ciencia. Por ello os proponemos descubrir diferentes curiosidades científicas relacionadas con la Navidad. ¿Sabías que el espumillón comenzó a fabricarse de aluminio y plomo y con el paso del tiempo ha variado su composición para hacerse ahora de PVC? ¿Te has preguntado alguna vez por qué las típicas flores de esta época del año son esas y no otras? ¿ O cuánto consumen las luces led del árbol que adornas cada año?
Sigue leyendo
El consejero de Universidad, Investigación e Innovación, José Carlos Gómez Villamandos, ha presidido el Patronato celebrado en Sevilla. El Plan prevé el fomento además de la divulgación en el ámbito de la emergencia, la seguridad y la defensa, al tiempo que comenzarán los trabajos para la divulgación del trío de eclipses solares previstos en la Península para 2026, 2027 y 2028. La Fundación ha celebrado previamente el acto de reconocimiento de las personas y entidades Colaboradoras Extraordinarias de Descubre.
Durante doce días, y con la financiación de la Embajada de España en Mauritania, Álvaro Martínez Sevilla, director científico del proyecto Paseos Matemáticos, en colaboración con el profesor del Departamento de Lenguaje y Sistemas Informáticos de la Universidad de Granada Sergio Alonso, han recorrido las principales localidades que forman esta ruta para recabar información que les permita realizar un estudio matemático geométrico de la arquitectura y decoración local. Con todo el material recopilado, elaborarán la nueva exposición ‘Paseos Matemáticos Al Ándalus y la ruta de las caravanas’ que se inaugurará en 2025 en la capital mauritana y recorrerá también varias ciudades andaluzas.
Sigue leyendo
