Estos diminutos microbios del suelo podrían salvar las cosechas de tierras de cultivo salinas

Investigadores han descubierto que las bacterias beneficiosas del suelo otorgan a las plantas una ventaja inesperada para sobrevivir en suelos salinos. En lugar de ayudar a las plantas a evitar la entrada de sal, estos microbios estimulan la producción de lignina, un compuesto natural que fortalece las raíces y hace que las plantas sean más resistentes.

En ensayos de invernadero y de campo se observó que las plantas eran más sanas y los rendimientos mayores en suelos salinos. Estos hallazgos podrían dar lugar a tratamientos biológicos que ayuden a los productores a cultivar en tierras que antes se consideraban demasiado salinas para la agricultura. Los investigadores han descubierto un aliado natural inesperado que podría ayudar a los productores a afrontar uno de los desafíos que más rápidamente crece en la agricultura: la salinidad del suelo.

Un equipo formado por científicos de la Universidad de East Anglia (UEA), liderado por la investigadora china Dra. Yanfen Zheng, descubrió que las bacterias del suelo presentes de forma natural pueden mejorar significativamente la capacidad de las plantas para sobrevivir en condiciones salinas.

El estudio también reveló una forma hasta ahora desconocida en que estos microbios protegen cultivos como el maíz, el tomate y la colza del estrés salino. Este descubrimiento podría ayudar a los agricultores a cultivar alimentos en tierras que se han vuelto demasiado salinas para la agricultura convencional.

La salinidad del suelo amenaza la agricultura mundial.

La acumulación de sal en las tierras de cultivo se está convirtiendo en un problema cada vez más grave debido al cambio climático, las prácticas de riego y el aumento del nivel del mar. A medida que la sal se acumula en el suelo, frena el crecimiento de las plantas, daña las raíces y puede reducir drásticamente el rendimiento de los cultivos.

El profesor Jonathan Todd, de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UEA y del Instituto Quadram en el Parque de Investigación de Norwich, declaró a la prensa: «La acumulación de sal en las tierras de cultivo es un problema grave y cada vez mayor, impulsado por el cambio climático, el riego y el aumento del nivel del mar. La sal frena el crecimiento de las plantas, daña las raíces y afecta gravemente a cosechas enteras, poniendo en riesgo el suministro mundial de alimentos».

Sabemos que las plantas dependen de comunidades de microbios que rodean sus raíces, denominadas microbioma radicular, para hacer frente al estrés ambiental. Sin embargo, aún no está claro cómo funcionan exactamente estas relaciones ni si son consistentes en diferentes cosechas y tipos de suelo.

"Hemos descubierto que las plantas parecen atraer bacterias beneficiosas en suelos salinos, lo que a su vez desencadena cambios internos que fortalecen su estructura física y su resistencia. Si los científicos logran aprovechar este proceso natural, podría marcar el comienzo de una nueva era en la agricultura resiliente al cambio climático."

Microorganismos radiculares atraídos por plantas sometidas a estrés salino

Para comprender mejor estas relaciones entre plantas y microbios, los investigadores examinaron los microbiomas de las raíces de múltiples especies de plantas cultivadas en diferentes tipos de suelo.

Descubrieron que un grupo de bacterias presentes de forma natural, conocidas como pseudomonas, se agrupaban sistemáticamente alrededor de las raíces de las plantas expuestas al estrés salino. Este mismo patrón se observó en varias cosechas, incluyendo maíz, tomate y colza, lo que sugiere que se trata de una respuesta biológica generalizada y no de algo exclusivo de una sola planta.

También se están realizando análisis genéticos para comprender por qué estas bacterias se desarrollan tan bien en ambientes salinos. El profesor Todd explicó: "En comparación con otros microbios, las pseudomonas poseen genes especializados que les permiten tolerar altos niveles de sal, incluyendo sistemas de transporte de sodio y otros mecanismos de resistencia al estrés".

Raíces más fuertes y mayor rendimiento.

Posteriormente, el equipo introdujo cepas seleccionadas de pseudomonas en plantas de soja.

Tanto en estudios realizados en invernadero como en ensayos de campo, las bacterias colonizaron con éxito las raíces y mejoraron sustancialmente el crecimiento de las plantas en condiciones salinas. «Observamos que las plantas tratadas con los microbios presentaban sistemas radiculares más fuertes, un mejor desarrollo y mayores rendimientos en comparación con las plantas no tratadas cultivadas en suelos salinos», afirmó el profesor Todd.

Una defensa inesperada de las plantas

Los investigadores se sorprendieron al descubrir que las bacterias no ayudaban a las plantas reduciendo los niveles de sal dentro de sus tejidos. "Lo más sorprendente fue descubrir cómo las bacterias ayudaban a las plantas a sobrellevar la situación".

Durante décadas, se pensó que las plantas sobrevivían a la salinidad controlando los niveles de sodio, es decir, evitando la entrada de sales dañinas. Pero no encontramos evidencia de que las bacterias influyeran en el transporte de sodio o en el equilibrio iónico.

En lugar de ayudar directamente a las plantas a gestionar la salinidad, las bacterias estimularon la producción de una sustancia llamada lignina. Las raíces de las plantas tratadas con bacterias mostraron un aumento significativo en el contenido de lignina, con algunas mediciones que superaron el 30 por ciento bajo estrés salino.

La lignina fortalece las plantas de forma natural.

La lignina es un material leñoso y resistente que forma parte de las paredes celulares de las plantas. Actúa como un sistema de soporte interno, reforzando los tejidos vegetales y ayudándolos a resistir el estrés ambiental.

Los investigadores identificaron los genes clave responsables del aumento de la producción de lignina. Cuando esos genes se sobreexpresaron artificialmente, las plantas se desarrollaron mucho mejor en suelos salinos.

Por el contrario, las plantas que no pudieron producir lignina no se beneficiaron de las bacterias, lo que demuestra que la producción de lignina es esencial para el efecto protector recientemente descubierto. El profesor Todd declaró a los periodistas: «Esperamos que este descubrimiento abra nuevas posibilidades para la agricultura».

"Al aprovechar microorganismos presentes de forma natural, como las pseudomonas, se podrían desarrollar tratamientos biológicos que ayuden a los cultivos a crecer en suelos salinos sin necesidad de utilizar grandes cantidades de productos químicos. Con vastas extensiones de tierras de cultivo ya afectadas por la salinidad y muchas más en peligro, las soluciones microbianas podrían convertirse en una herramienta esencial para mantener el rendimiento de los cultivos y garantizar la seguridad alimentaria."

Los resultados se publicaron en la revista Science Advances en el artículo titulado "Las pseudomonas asociadas a plantas sometidas a estrés salino facilitan la adaptación al estrés de la soja mediante una mayor biosíntesis de lignina". Materiales proporcionados por la Universidad de East Anglia.

Nota: El contenido puede editarse por estilo y extensión. - Yanfen Zheng, Youqiang Wang, Ziyan Wang, Zhe Li, Jonathan D.

Todd, Chen Meng, Shutian Hua, Xiaona Sui, Qingchen Rui, Siqi Ma, Yiqiang Li, Jiwen Liu, Donglin Zhao, Chengsheng Zhang. Las pseudomonas asociadas a plantas estresadas por sal facilitan la adaptación al estrés de la soja a través de una mayor biosíntesis de lignina.