por Jean-Marc Sanchez
Director de marketing técnico
Aunque la fabricación de fertilizantes nitrogenados tiene un importante impacto medioambiental, el rhizobium es una herramienta muy valiosa Estas bacterias, las cuales viven en simbiosis en las raíces de las leguminosas, tienen la capacidad de fijar nitrógeno y ponerlo a disposición de las plantas. Esta simbiosis entre leguminosas y rhizobium es, por tanto, de interés ecológico y agronómico.
Empecemos con un poco de historia.
El aire de la atmósfera contiene un 78% de gas nitrógeno (N2) altamente estable el cual las plantas no pueden asimilar directamente.
A principios del siglo XX, el proceso Haber-Bosch consiguió fijar nitrógeno en forma sólida y asimilable en cantidades industriales. Esto permitió fabricar, entre otras cosas, fertilizantes nitrogenados. Aunque es uno de los procesos industriales más importantes desarrollados en su momento, tuvo un fuerte impacto en el medio ambiente.
Sin embargo, desde hace millones de años, las bacterias son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico para el beneficio de las plantas: los rizobios.
1 - El uso de rhizobium en la agricultura
Las plantas que pertenecen a la familia de las leguminosas tienen una gran ventaja: poseen la capacidad de establecer una simbiosis con las bacterias del suelo del género Rhizobium.
¿Cómo?
En contacto con los rizobios, la planta formará pequeños órganos radiculares, llamados nódulos, en los que la bacteria puede instalarse, y que constituirán verdaderas fábricas de producción de nitrógeno asimilable.
Se establece una relación de toma y daca entre bacterias y plantas:
✅ Por un lado, la planta proporciona un espacio ecológico a las bacterias y las fuentes de carbono necesarias para su desarrollo.
✅ A su vez, las bacterias fijan el nitrógeno atmosférico en el suelo y lo transfieren a la planta en una forma asimilable, el amoníaco NH3.
2 - Ventajas de la simbiosis leguminosa + rhizobium
Además de sus ventajas ecológicas, la simbiosis entre leguminosas y rizobios tiene un verdadero interés agronómico:
✅ Más rendimiento. Por un lado, la planta proporciona un espacio ecológico a las bacterias y las fuentes de carbono necesarias para su desarrollo.
✅ Suelo más rico. Al final del cultivo, la descomposición de las plantas o de los residuos de las cosechas enriquecerá el suelo con nitrógeno y fertilizará naturalmente los campos.
Sin embargo, hay que tener en cuenta que el establecimiento de la simbiosis requiere mucha energía por parte de la planta huésped, que cede parte de su trabajo de fotosíntesis a las bacterias emitiendo exudados (azúcares) a nivel de sus raíces para atraer y retener a estos diminutos socios.
3 - 5 géneros de Rhizobium y su planta huésped
El Rhizobium no es un compañero cualquiera
Hay que tener en cuenta que los rizobios son diferentes dependiendo de cada leguminosa, lo que significa que un Rhizobium de soja no podrá establecer una simbiosis con un guisante (y viceversa).
Y aunque este proceso funciona bien para las leguminosas, cuidado con los «vendedores de sueños» que ofrecen estas bacterias para otros cultivos.
La familia de las leguminosas (Fabaceae) abarca más de 18.000 especies diferentes.
Estas plantas son muy ricas en proteínas se utilizan mucho para la alimentación animal y humana.
En la agricultura se distinguen dos tipos de leguminosas: las forrajeras (alfalfa, tréboles) y las de grano (judías, guisantes, soja, habas).
Existen 5 géneros de Rhizobium, y cada uno de ellos tiene cierta afinidad con un determinado tipo de planta huésped:
🌱 Rhizobium : tréboles, guisantes, habas y judías
🌱 Mesorhizobium : loto y acacia
🌱 Sinorhizobium : medicago, trigonella y meliloto
🌱 Azorhizobium : Sesbania Rostrata
🌱 Bradyrhizobium : soja y mimosa
4 - Las estapas principales de la simbiosis
La interacción comienza con un intercambio de señales moleculares específicas entre la planta y la bacteria.
Primero, la planta produce flavonoides. Estas moléculas desencadenarán la producción de otras moléculas llamadas factores Nod. Los nódulos desencadenarán a su vez dos procesos paralelos: la infección de la planta por la bacteria y la formación del nódulo por la planta.
De ahí surge un efecto dominó.
Los factores Nod estimulan el crecimiento de los pelos radicales, que en respuesta se doblan para formar una estructura llamada cayado de pastor. Es en esta estructura donde las bacterias se multiplican y forman una «microcolonia».
Entonces la pared de la planta se disolverá. Se formará una estructura tubular, llamada cordón de infección. Es a través de este cordón que las bacterias podrán penetrar en las células de la planta.
Las bacterias, una vez liberadas en el citoplasma de las células vegetales, son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico.
La simbiosis termina con la senescencia de los nódulos, que va acompañada de una disminución de la fijación de nitrógeno.
La senescencia depende del tipo de nódulo:
El nódulo de tipo indeterminado
Está formado por leguminosas de ambientes templados como la alfalfa, los guisantes y el trébol.
La configuración de los tejidos hace que las células vegetales se multipliquen en la punta del nódulo, dándole una forma alargada.
¿El resultado?
Las células de la planta no estarán en la misma fase de desarrollo al mismo tiempo. En concreto, esto significa que el envejecimiento del nódulo comienza desde la base, donde están las células más antiguas, hacia la punta.
I—meristem
II—infection zone A—invasion zone B—pre-fixing zone
II–III—intermediate zone between the infection and nitrogen fixation zones III—nitrogen fixation zone C—efficient zone D—inefficient zone
IV—senescent zone.
La imagen también muestra la arquitectura celular del nódulo: NC—nodule cortex NE—nodule endodermis NP—nodule parenchyma VB—vascular bundle – credit Ninjatacoshell
El nódulo de tipo determinado
Está formado por leguminosas de origen tropical como la soja o las judías.
Tiene una forma esférica.
Su crecimiento se debe al aumento del tamaño de las células de la planta y no a las divisiones celulares. Por lo tanto, las células del nódulo se encuentran en la misma fase de desarrollo. Casi todas ellas entran en senescencia al mismo tiempo.
Las principales etapas de la simbiosis pueden resumirse de la siguiente manera:
- Infección de leguminosas por rizobios.
- Madurez del nódulo.
- Senectud de los nódulos.
5 - Eficacia de las semillas inoculadas
En general, las bacterias del género Rhizobium son relativamente frágiles. Su estabilidad en las semillas es baja y no está asegurada. Por lo tanto, deben inocularse en la semilla en el último momento para que sean eficaces.
Hasta donde sabemos, las semillas preinoculadas no garantizan una buena supervivencia.
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