Ciertos microbios funcionan como fertilizante natural en suelos pobres, con posible aplicación agrícola

Un estudio muestra que bacterias, arqueas y hongos presentes en los matorrales de altura, ecosistemas existentes en Brasil con suelos de gran escasez fértil, son esenciales para la provisión de nutrientes a las plantas. En el futuro, productos originados en este descubrimiento podrían utilizarse para reemplazar abonos químicos a base de fósforo

Por André Julião  |  Agência FAPESP – En un estudio que contó con el apoyo de la FAPESP y que salió publicado en el ISME Journal, se identificaron 522 genomas (entre arqueas y bacterias) asociados a las raíces y al suelo de dos especies vegetales nativas de los matorrales de altura. Fueron centenas de microorganismos que hasta ahora eran desconocidos para la ciencia, lo que pone en evidencia que la biodiversidad brasileña aún alberga una enorme cantidad de nuevos organismos.

Este descubrimiento abre el camino hacia el desarrollo de sustitutos biológicos de los fertilizantes químicos que se aplican en la agricultura, fundamentalmente aquellos que contienen fósforo.

“El fósforo normalmente se encuentra presente en el suelo, pero no siempre bajo la forma que las plantas pueden aprovechar. Lo que la mayoría de los microorganismos que encontramos hacen es volver soluble a este elemento para que las plantas lo puedan absorber”, explica Antônio Camargo, autor principal del artículo, realizado durante su doctorado con beca de la FAPESP en el Instituto de Biología de la Universidad de Campinas (IB-Unicamp), en el estado de São Paulo, Brasil. 

El estudio tuvo lugar en el ámbito del Centro de Investigaciones en Genómica Aplicada a los Cambios Climáticos (GCCRC), un Centro de Investigaciones en Ingeniería (CPE) constituido por la FAPESP y por la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa) en la Unicamp.

Una de las plantas, Vellozia epidendroides, vive en suelos bajos, mientras que Barbacenia macranta apareció viviendo sobre rocas expuestas. Ambas forman parte de la familia Velloziacea y se recolectaron en un área particular adyacente al Parque Nacional de Serra do Cipó, en el estado brasileño de Minas Gerais.

Al comparar los microorganismos de las plantas que crecen en el suelo y en las rocas, los investigadores constataron que se trataba de comunidades distintas, pero con muchas especies compartidas. En general se hallaron microorganismos bastante especializados en el transporte del fósforo y en la conversión de la versión no soluble del mineral en aquella que es soluble, que las plantas absorben.

“Las comunidades microbianas también exhibieron un papel importante en la disponibilidad de nitrógeno, otro nutriente esencial para las plantas”, afirma Camargo, en la actualidad investigador del Joint Genome Insitute, del Departamento de Energía de Estados Unidos, en donde se realizó la secuenciación de los genomas.

Nuevas soluciones

“Los estudios que hasta ahora se habían concretado se enfocaban normalmente en los mecanismos de adaptación de las plantas a las duras condiciones de los matorrales de altura, a menudo ignorando a los microorganismos. Demostramos que estos microorganismos poseen un potencial funcional esencial para la adaptación vegetal a las condiciones extremas de ese ambiente. Suministran fundamentalmente el fósforo necesario para el crecimiento vegetal” comenta Rafael Soares Correa de Souza, investigador asociado al GCCRC, quien contó con el apoyo la FAPESP y es uno de los coautores del estudio.

Los investigadores esperan que estos descubrimientos puedan contribuir en la elaboración de productos que reemplacen a los abonos químicos a base de fósforo, uno de los nutrientes más utilizados como abono en los cultivos de Brasil. En la actualidad, más de la mitad del fertilizante fosfatado utilizado en el país se importa, sobre todo desde Marruecos, pero también desde Rusia, Egipto, China y Estados Unidos.

Aparte de la dependencia de las importaciones, los fertilizantes fosfatados tienen las desventajas de la posible contaminación de cuerpos de agua y también emiten gases de efecto invernadero durante su extracción. Se estima que, por cada kilo de fósforo extraído en la naturaleza, se arroja un kilo de esos gases hacia la atmósfera. Asimismo, se trata un recurso natural no renovable. Por ende, existe un plazo para que se termine.

Los fertilizantes biológicos ya constituyen una realidad en Brasil, con un 80 % del área plantada de soja donde se aplican estos productos para dejar disponible otro nutriente: el nitrógeno. Un estudio publicado anteriormente por investigadores del GCCRC estimó que se ahorran 10 mil millones de dólares anualmente debido a la sustitución de los fertilizantes nitrogenados por inoculantes biológicos (lea más en: agencia.fapesp.br/39696/). 

“Este estudio hace hincapié también en la necesidad de conservación de los ecosistemas brasileños, que pueden aportar muchas otras soluciones basadas en la naturaleza como esta”, recuerda Soares Correa de Souza, cofundador de Symbiomics, una startup de biotecnología enfocada en el desarrollo de productos biológicos de nueva generación.

Los matorrales de altura, considerados hotspots de biodiversidad, con muchas especies exclusivas, aparecen en medio de mosaicos que totalizan aproximadamente 26.500 kilómetros cuadrados distribuidos por el territorio brasileño en áreas de Cerrado (la sabana brasileña), la Caatinga (el bioma semiárido de la región nordeste del país) y el Bosque Atlántico. Las principales amenazas a estos ecosistemas son la minería y la ganadería.

El próximo paso de esta investigación consiste en la realización de estudios destinados a verificar los beneficios de algunos de los microorganismos hallados en un cultivo agrícola. Los experimentos se están realizando en la sede del GCCRC en Campinas.

Puede leerse el artículo intitulado Plant microbiomes harbor potential to promote nutrient turnover in impoverished substrates of a Brazilian biodiversity hotspot en el siguiente enlace: doi.org/10.1038/s41396-022-01345-1.