Un equipo de investigación de la Estación Experimental del Zaidín, centro del CSIC en Granada, ha propuesto el uso de un biofertilizante que combina hongos y hormonas vegetales para favorecer el crecimiento de las plantas. Estos agentes biológicos podrían sustituir la acción de los fertilizantes y pesticidas tradicionales hasta en un 50%. De este modo, los agricultores podrían ahorrar en costes con una enmienda orgánica sostenible.

Los hongos toman forma de ‘árbol’ en el interior de las raíces.

En el estudio titulado ‘Flavonoids promote Rhizophagus irregularis spore germination and tomato root colonization’ publicado en Frontiers in Plant Science los expertos detallan que, cuando las plantas sufren un déficit nutricional como falta de fósforo y nitrógeno, emiten hormonas como las estrigolactonas o los flavonoides como señal de alerta. Así, los microorganismos beneficiosos del suelo, como el hongo Rhizophagus irregularis, acuden al rescate y colonizan las raíces del vegetal. De este modo, le aportan el alimento que necesita y también actúan como un ‘seguro de vida’: ayudan a la planta a obtener agua, activan las defensas de su sistema inmune para afrontar mejor adversidades climáticas como la sequía y sufrir menos infecciones por otros hongos y bacterias, así como menos ataques de plagas de insectos herbívoros.

Así, estos microorganismos forman micorrizas, es decir, relaciones de convivencia y beneficio mutuo entre el hongo y la planta que se conoce como simbiosis. “Este tipo de hongos se denominan micorrícicos arbusculares, que hace referencia a su capacidad simbiótica y la forma de ‘árbol’ que toman en el interior de las raíces”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Estación Experimental del Zaidín Juan Antonio López Ráez.

En los últimos años, ya se habían elaborado enmiendas orgánicas con microorganismos y hormonas con un efecto similar a los flavonoides, como las estrigolactonas. No obstante, la producción de estas moléculas suele ser muy costosa y, por tanto, su precio de compra muy alto. “Los flavonoides, por otro lado, son más fáciles de producir y obtener, siendo su coste menor”, comenta López Ráez.

Simbiosis

Además de este abaratamiento, otro objetivo de los investigadores es que los hongos realicen parte del aporte nutricional de los abonos tradicionales. De este modo, se podría reducir el uso de los fertilizantes y sus efectos nocivos para el medio ambiente, como la contaminación de acuíferos o la emisión de nitrógeno, gas de efecto invernadero, a la atmósfera, entre otros.

El hongo Rhizophagus irregularis viven en simbiosis y tienen efectos beneficiosos en más del 70% de las especies de plantas en estado natural.

Los expertos también explican que, aunque estos hongos viven en simbiosis y tienen efectos beneficiosos en más del 70% de las especies de plantas en estado natural, no abundan en suelos agrícolas. Esto se debe a que el terreno suele estar tratado y fertilizado en exceso, disminuyendo así la diversidad microbiológica del mismo. “Para que las plantas emitan flavonoides, es decir, su ‘señal de auxilio’, y los hongos respondan ejerciendo como bioestimulantes, el vegetal debe sufrir cierto estrés nutricional”, añade Juan Antonio López Ráez.

Señales de alerta

Para determinar cómo se produce este ‘diálogo’ entre planta y hongo, los científicos emplearon dosis fisiológicas de flavonoides -es decir, las concentraciones que emiten las plantas de forma natural- y realizaron ensayos in vitro con las esporas de los hongos.

En primer lugar, evaluaron la capacidad de estos microorganismos para desarrollarse al aplicarles distintos tipos y cantidades de flavonoides. Así, determinaron que las dosis bajas de estas moléculas eran más apropiadas para favorecer el desarrollo de los microorganismos en suelos agrícolas.

El equipo de investigación de la Estación Experimental del Zaidín (EEZ-CSIC) en Granada.

Después, realizaron experimentos in planta en distintas condiciones de fertilización con plantas de tomate para concluir qué dosis de flavonoides debería emplearse en una situación real. Para ello, inocularon las esporas de los hongos en el sustrato y las regaron con distintas dosis de estos compuestos. Luego, monitorizaron durante seis semanas el desarrollo de los hongos y su capacidad para colonizar las raíces de la planta.

Colonizar la planta

A continuación, recolectaron las plantas en distintas condiciones, cosecharon las raíces y cuantificaron la cantidad de hongo simbiótico que había dentro.

Los expertos emplearon como compuesto modelo las estrigolactonas, hormonas con efectos similares a los flavonoides y que favorecen el ‘diálogo’ entre la planta y el hongo.

Así, los investigadores comprobaron que el efecto de estas moléculas era equiparable al de otras hormonas con una función similar. También determinaron que dosis bajas de flavonoides en suelos poco fertilizados favorecen el desarrollo del hongo Rhizophagus irregularis en las raíces de la planta e impulsa sus beneficios. Así, validaron el potencial de un abono elaborado con esporas y flavonoides como biofertilizante.

El siguiente paso de los expertos del grupo ‘Micorrizas y Estrés Biótico’ es realizar un ensayo de campo para comprobar que estos experimentos in vitro y en condiciones controladas de invernadero pueden trasladarse a la agricultura tradicional. Para ello, deberán analizar el empleo de distintas dosis de flavonoides y esporas, condiciones del suelo, especies de plantas y los parámetros fisiológicos de las mismas para confirmar si los beneficios son aplicables en condiciones de producción.

Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y el programa ‘A Way Of Making Europe’ del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Referencias

Lidoy, J.; Berrio, E.; García, M.; España, L.; Pozo, M. J. & Lopez Raez, J. A. (2023). ‘Flavonoids promote Rhizophagus irregularis spore germination and tomato root colonization’. Frontiers in Plant Science, 13, 5440.

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