El caso de simbiosis Rhizobium-leguminosas
En la mayoría de los agroecosistemas el 80% del nitrógeno fijado biológicamente ocurre a través de la simbiosis entre bacterias Rhizobium y plantas leguminosas. La asociación se inicia con el proceso de infección, cuando las bacterias reconocen las raíces de las plantas. La bacteria atraviesa las paredes de las raíces llegando al interior de las células vegetales dónde forma unas estructuras llamadas nódulos. Estos nódulos constituyen el hogar de las bacterias y es donde se realiza la reacción química a través de la cual el N2 atmosférico es convertido en amonio que es luego exportado al tejido vegetal para la formación de proteínas y otros compuestos nitrogenados. Por su parte, la glucosa fabricada por la planta durante la fotosíntesis es transportada a la raíz donde las bacterias la usan como fuente de energía. De esta relación ambos organismos (planta y bacteria) se benefician.
Con el avance del conocimiento, el hombre comenzó a utilizar estos microorganismos y asociaciones beneficiosas como la de las bacterias y leguminosas. En la actualidad, los agricultores, además de rotar los cultivos, emplean microorganismos como biofertilizantes, y aplican métodos de biocontrol para proteger a las plantas contra el ataque de patógenos, plagas y malezas.
Biofertilizantes: La bacteria Rhizobium es una de las utilizadas como biofertilizante para facilitar la asimilación de nitrógeno en los cultivos de leguminosas. Esta bacteria es un habitante común en los suelos agrícolas. Sin embargo, para aumentar su población y, en consecuencia, la capacidad de fijación de nitrógeno atmosférico, los agricultores agregan a las semillas, antes de la siembra, una mezcla de bacterias Rhizobium y otros ingredientes que facilitan su crecimiento. Esta práctica tiene grandes beneficios ambientales ya que al favorecer la fijación simbiótica de nitrógeno, disminuye la necesidad de aplicar fertilizantes nitrogenados y la contaminación por nitrógeno asociada al empleo de estos productos. En la Argentina existen varias empresas e institutos públicos que trabajan en investigación y desarrollo de estas bacterias beneficiosas, con el objetivo de mejorar la eficiencia de fijación de nitrógeno. También se estudia la posibilidad de inducir simbiosis beneficiosas en otros cultivos como el arroz y el maíz a través de técnicas de ingeniería genética.
Biocontrol: Los métodos de control biológico de plagas y enfermedades buscan proteger a las plantas mediante el uso de microorganismos que compitan por los nutrientes con los patógenos o directamente otorguen resistencia a las plantas, por ejemplo al producir antibióticos. Desde hace más de un siglo, la bacteria de la familia Azotobacter es usada con este objetivo en agricultura, observándose notables incrementos en los rendimientos en diferentes cultivos, principalmente en cereales. También las bacterias del género Bacillus y Streptomyces han resultado muy eficaces en el control de enfermedades. Estas bacterias producen una amplia variedad de sustancias con capacidad antimicrobiana.
El Bacillus thuringiensis (BT) es un agente de biocontrol que representa el 90% del mercado mundial de bioinsecticidas. Cuando forma esporas también produce unos cristales constituidos por proteínas que tienen propiedades insecticidas. Esas endotoxinas forman parte de formulaciones comerciales de bioinsecticidas. Se han obtenido plantas transgénicas, como el maíz BT, que contienen el gen de estas proteínas insecticidas, y en consecuencia resisten al ataque de los insectos. Es decir que la misma planta produce el insecticida específico, lo que reduce la necesidad de empleo de productos químicos insecticidas.
Actualmente, cerca de 40 productos están disponibles en el comercio para el control de organismos fitopatógenos. La mayoría de estas bacterias producen antibióticos como mecanismo de control de la enfermedad, pero se sigue investigando con el fin de diseñar nuevos productos biotecnológicos para el control biológico de patógenos en la agricultura.
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