Los microbios ayudan a las plantas a sobrevivir a la sequía

Con California en su quinto año de sequía severa y muchos estados del oeste de EE.UU. experimentando otro año de condiciones inusualmente secas, las plantas están estresadas.

Los cultivos agrícolas, pastos y plantas de jardín pueden enfermar y morir cuando factores como la sequía y el exceso de sol les obligan a trabajar más duro para sobrevivir.

Ahora, las plantas pueden tolerar mejor la sequía y otros factores de estrés con la ayuda de microbios naturales, según una investigación de la Universidad de Washington (Seattle, noroeste de EE.UU.). En concreto, las plantas a las que se les da una dosis de microbios permanecen verdes más tiempo y son capaces de soportar condiciones de sequía desarrollando más hojas y raíces y usando menos agua.

"Las plantas están menos estresadas ​​con estos microbios naturales", dice la autora principal, Sharon Doty, profesora de ciencias ambientales y forestales, en la información de la UW. "Ayudarán a las plantas a afrontar los problemas ambientales, especialmente con el cambio climático." Los hallazgos se han publicados en línea este mes en la revista Current Plant Biology.

Los microbios y sus beneficios para las plantas son un campo floreciente, y el laboratorio de Doty ha explorado en los últimos 15 años muchos aspectos diferentes de esta simbiosis mutua. A principios de este año, su equipo demostró que los microbios de las plantas les ayudan a crecer en ambientes de lo contrario inhóspitos, sirviendo esencialmente de fertilizante natural.

Proporcionar nutrientes y aumentar la resistencia a la sequía de forma natural podría hacer más fácil y más respetuoso con el medio ambiente el cultivo de cereales y hortalizas, árboles frutales y de nueces, e incluso mantener los campos de golf exuberantes y verdes sin usar cantidades excesivas de agua y fertilizantes químicos.

"Cuanto más aprendo, cuanta más investigación hago en este campo, más emocionante se pone, sobre todo en cuanto a su aplicación", dice la autora principal Zareen Khan, investigadora en ciencias ambientales y forestales.

Álamos

En el estudio, las investigadoras examinaron la capacidad de los álamos jóvenes para tolerar condiciones de sequía durante un período de un mes de duración, con y sin la ayuda de microbios agregados, llamados endófitos, bacterias que viven dentro de una planta sin causar enfermedades.

Las científicas inocularon a los jóvenes esquejes de álamo un cóctel de microbios obtenidos de álamos y sauces silvestres que crecen en condiciones desfavorables. Vertieron la mezcla en la base de los tallos de 10 álamos, mientras que los otros 10 esquejes no recibieron ningún microbio. Después de un período de crecimiento corto en un invernadero, las 20 plantas fueron sometidas a condiciones de sequía durante un mes.

Es importante tener en cuenta que todos los álamos tenían microbios en el interior, puesto que están presentes de forma natural en todo ser vivo. Pero cuando los investigadores agregaron los microbios de álamo y sauce salvaje, notaron un beneficio en las plantas.

En concreto, los álamos que recibieron los probióticos duplicaron la biomasa de sus raíces y experimentaron casi un 30 por ciento más de crecimiento de las hojas y los tallos que los álamos sin los microbios agregados. Cuando se les exponía a condiciones de sequía, los álamos con microbios también se mantenían verdes, con hojas y tallos robustos, mientras que sus homólogos se marchitaban.

"Las plantas están en general más verdes y saludables si tienen estos microbios", dice Doty.

Biocombustible

Los investigadores eligieron álamos para demostrar esta beneficiosa relación debido a que son árboles de crecimiento rápido, importantes para los biocombustibles o la energía renovable de origen vegetal.

"Una de las limitaciones de los biocombustibles es la producción a gran escala", dice Khan. "Si podemos reducir el consumo de agua en las plantaciones de álamo mediante la adición de endófitos de origen natural, eso podría proporcionar enormes beneficios económicos y ambientales."

Los microbios también ayudan a que cultivos como los tomates, el maíz y los pimientos sean más tolerantes a la sequía. Los investigadores están colaborando con una empresa de ingeniería, Intrinsyx Technologies, para mostrar la misma relación beneficiosa entre los microbios y las plantas agrícolas, para producir más verduras y que respondan mejor en un clima seco y caluroso.

"Tener microbios que puedan ayudar a las plantas a establecerse pronto, a crecer rápido y a protegerse de algunos de los problemas de su entorno, especialmente la sequía, es fundamental", dice John Freeman, jefe de ciencia en Intrinsyx, que trabaja con el equipo de Doty en la UW. "El uso de estos endófitos en entornos agrícolas es muy prometedor para granjeros y agricultores."

Los investigadores sospechan que hay una serie de factores detrás. Los microbios ayudan a las plantas a acumular más nutrientes como nitrógeno y fósforo. Los microbios también ayudan a las plantas a utilizar el agua de manera más eficiente, e incluso producen moléculas que promueven el crecimiento de las plantas y les ayudan a mantenerse verdes.

Ganar masa en la raíz, el tallo y las hojas también hace que las plantas sean capaces de almacenar más agua. "Los endófitos están ayudando a que las plantas tengan más raíces, por lo que tienen más superficie para mantener el agua y sobrevivir al estrés de la sequía más tiempo", dice Khan.

Los próximos pasos incluyen comprender mejor cómo refuerzan los microbios a las plantas, y buscar las mejores cepas para ayudar a que plantas diferentes afronten diferentes tensiones.

En el trabajo han participado también investigadores de la Universidad de Tuscia (Italia), y de la Universidad Nacional de Río Cuarto (Argentina). La investigación fue financiada por el Departamento de Agricultura de los EE.UU.

Referencia bibliográfica:

Zareen Khan et al.: Growth enhancement and drought tolerance of hybrid poplar upon inoculation with endophyte consortia. Current Plant Biology (2016). DOI: 10.1016/j.cpb.2016.08.001.