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Idesia (Arica)

versión On-line ISSN 0718-3429

Idesia vol.32 no.1 Arica feb. 2014

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-34292014000100001 

Volumen 32, Nº 1. Páginas 3-8 IDESIA (Chile) Enero-Febrero, 2014

EDITORIAL

El potencial de las micorrizas arbusculares en la agricultura desarrollada en zonas áridas y semiáridas

The potential of arbuscular mycorrhiza in the development of agriculture in arid and semi-arid zones


Alex Seguel Fuentealba

Doctor en Ciencias de Recursos Naturales
Núcleo Científico y Tecnológico en Biorrecursos BIOREN-UFRO
Universidad de La Frontera
Email: alex.seguel@ufrontera.cl

La simbiosis micorrícica es la asociación hongo-planta más antigua y extendida del mundo, presente incluso en ecosistemas áridos, degradados y/o alterados por la actividad humana, incluidos los suelos altamente contaminados con residuos industriales (Finlay, 2008). Los hongos formadores de micorrizas arbusculares (HMA) son hongos del suelo pertenecientes al phylum Glomeromicota que normalmente forman asociaciones mutualistas con las raíces de la mayoría de las plantas vasculares (Jeffries et al., 2003). En esta asociación, denominada micorriza arbuscular (MA), el hongo coloniza de manera extra e intercelular el cortex de la raíz, desarrollando un intrincado micelio externo que rodea la raíz de las plantas colonizadas. Este micelio forma una conexión continua entre la solución del suelo y la planta, lo que permite la captación de iones desde el suelo y su transporte a la raíz del hospedero, lo que influencia de manera activa la nutrición mineral. En sentido inverso, el HMA recibe compuestos carbonados provenientes de la fotosíntesis de la planta, necesarios para su metabolismo por tratarse de un simbionte obligado, que requiere de la interacción con la planta para completar su ciclo de vida (Bago y Bécard, 2002).

Históricamente la investigación referente a las asociaciones micorrícicas se ha centrado en los efectos de la simbiosis en plantas individuales, en particular, en la mejora de adquisición de nutrientes minerales disueltos, como fósforo (P). Esta contribución se torna fundamental en el establecimiento y crecimiento vegetal de plantas que se desarrollan en condiciones adversas como zonas áridas con baja fertilidad (Jamil Mohammad et al., 2003). Lo anterior, ya que incrementan el acceso de la planta a elementos nutritivos como P y nitrógeno (N) y para metales esenciales como cobre (Cu) y zinc (Zn) (Smith and Read, 2008). La absorción, transporte y transferencia de P del micelio a la planta es rápido y eficiente debido a la presencia de transportadores con alta afinidad al H2PO4- (Maldonado-Mendoza et al., 2001), que actúan acoplado con un transportador simporte de H+ a través de diversas H+-ATPasa (Ferrol et al., 2002, Requena et al., 2003). Por otro lado, algunos estudios hablan de la responsabilidad del micelio fúngico, ya sea solo, con bacterias u otros hongos, en la liberación de nutrientes desde partículas y rocas minerales mediante la meteorización (Finlay y Rosling, 2006).

Además de la baja fertilidad presente en zonas áridas se debe considerar la presencia de otros problemas ambientales como la alta concentración de metales, salinidad del suelo y sequía. En este contexto, el daño en el suelo y las plantas existentes en zonas áridas y semiáridas no es fácil de reparar debido a la fragilidad que presentan estos ecosistemas (Pascual et al., 2000). Sin embargo, el impacto ecológico de la simbiosis MA es particularmente relevante para estos ecosistemas donde existe alta tolerancia de las plantas, en gran medida aportada por los HMA, a los estreses ambientales presentes en estos ecosistemas (Allen, 2007). Por esta razón, en investigaciones más recientes se ha ampliado el contexto en el que se estudia la simbiosis micorrízica, poniendo de manifiesto el rol del micelio fúngico en efectos ecosistémicos (Finlay et al., 2008). En relación con lo anterior, varios estudios han mostrado el impacto positivo de las MA en conferir mayor resistencia a la planta frente a diversos metales tóxicos (Hildebrant, 2007; Seguel et al., 2013). Si bien los mecanismos en particular de tolerancia al metal pueden diferir entre los distintos metales y hongos estos principalmente están relacionados con la mejora nutricional de la planta, dada por la mayor absorción de P por parte del hospedero (Lux y Cumming 2001). Con respecto a esto, algunas estrategias de tolerancia por parte de la simbiosis MA han sido propuestos para Cu (Meier et al., 2012) y aluminio (Al) (Seguel et al., 2012; 2013). En general, el efecto protector es debido a la inmovilización del metal en estructuras intrarradica-les y en la micorrizosfera, la zona inmediatamente cercana a la hifa externa del HMA. Por otro lado, se ha demostrado que el hongo destina algunas de sus estructuras de resistencia (esporas) al almacenamiento del metal (Aguilera et al., 2011; Cornejo et al., 2013) reduciendo el efecto tóxico de este en el medio. Adicionalmente, otros estudios demuestran que la glomalina, una glicoproteína producida por los HMA y liberada al suelo en grandes cantidades, también tendría capacidad de inmovilizar cantidades importantes de metales (González-Chávez. 2004; Cornejo et al., 2008, Aguilera et al., 2011).

El beneficio que les otorgan los HMA a las plantas es variable en términos de adquisición de nutrientes o efectos en la tolerancia a estreses ambientales. Esto es consecuencia de una sustancial variación genética entre especies de HMA (Bever et al., 2001) que pueden proporcionar beneficios en función de diferentes ambientes edáficos (Kelly et al., 2005). Los ecosistemas naturales contienen diversas poblaciones nativas de HMA, que presentan distintos grados de variación en sus efectos sobre el crecimiento vegetal y la adquisición de nutrientes. Por esto, cambios en los entornos edáficos y medioambientales han repercutido en cambios en la abundancia y distribución de las especies de HMA (Bever et al., 2001). Lo anterior ha provocado una coevolución de ambos simbiontes, como resultado de un proceso de selección natural recíproco, lo que sumado a otros procesos ecológicos de presión acentúan la presencia de ecotipos mejor adaptados, eliminando los de menor eficacia biológica (Ashen y Goff, 2000). Por esta razón, es importante conocer la población nativa de HMA presente en los diferentes ecosistemas, como zonas áridas y semiáridas, para poder establecer mejores estrategias a la hora de producir un biofertilizante y/o la utilización de HMA para restablecer ambientes degradados. En general, estudios de diversidad realizados en ecosistemas áridos, semiáridos, salinos y/o con alta presencia de metales han llevado al descubrimiento de nuevas especies de HMA que se encuentran muy adaptados a estas condiciones (Estrada et al., 2011; 2013, Teixeira-Rios et al., 2013; Aguilera et al., 2014).

La agricultura orgánica se está convirtiendo en un importante instrumento para mejorar la calidad de los suelos degradados por uso intensivo de productos químicos y/o pobres en su fertilidad como aquellos de zonas áridas y semiáridas. El uso de agentes biológicos como biopesticidas o biofertilizantes es una parte integral de la agricultura orgánica, especialmente en el cultivo de hortalizas. La simbiosis MA además de contribuir positivamente en las plantas mediante su rol biorregulador y bioprotector, ha demostrado un efecto positivo en la respuesta de plantas cuando se utilizan especies de HMA como biofertilizantes. Sin embargo, como se mencionó anteriormente se debe conocer la población nativa de HMA para hacer más optimo el proceso de biofertilización. Diversos ecotipos de HMA muestran diferentes grados de resistencia a la aplicación de fertilizantes y productos fitosanitarios, teniendo consecuencias de interés práctico la selección de HMA específicos para una planta en el suelo que ha recibido dichos aportes. Además, la combinación con otros microorganismos del suelo como la inoculación con rizobacterias puede aumentar significativamente la colonización MA mostrando un efecto positivo en la promoción del crecimiento vegetal.

En el último tiempo, los biofertilizantes, especialmente el uso de HMA, han surgido como un componente clave en el sistema integrado de nutrición vegetal y se proyectan como una importante solución para mejorar el rendimiento de los cultivos a través de un suministro de nutrientes más sustentable. Si a esto le sumamos el aporte de los HMA a la tolerancia de metales presentes en el suelo, propio de zonas áridas, se trasforman en microorganismos clave para aumentar el rendimiento de cultivos producidos en estos ecosistemas. Por otro lado, el aumento en los precios de los insumos de fertilizantes fosfatados y las limitadas reservas de materia prima ha provocado que la estrategia de fertilización fosfatada sea cada vez menos viable en economías en desarrollo como Chile. Por lo anterior, los esfuerzos se han dirigido hacia la selección de plantas que sean capaces de adquirir el máximo de nutrientes desde el suelo y/o hacer más eficiente su uso al interior del vegetal, incluso bajo condiciones de estrés. Dentro de este contexto, es que la utilización de ecotipos de HMA adaptados a las condiciones del ambiente, y su manejo, mediante reproducción e inoculación de los inóculos nativos, cobra especial importancia.

En Chile, los Valles de Azapa y Lluta pertenecientes a la Región de Arica y Parinacota presentan altos niveles de arsénico y boro, y alta presencia de estos metales en las aguas de riego de estos valles (Figueroa et al., 1988; Torres y Acevedo, 2008). Sin embargo, las características privilegiadas del clima en el valle de Azapa permiten tener una alta producción de hortalizas durante todo el año, siendo la producción de esta zona la que provee al resto del país en invierno (González Vallejos et al., 2013). González Vallejos et al. (2013) informan, también, que uno de los desafíos de la agricultura en esta zona árida del norte de Chile es el manejo del cultivo, especialmente relacionado con las técnicas de riego y fertilización que den sustentabilidad a la actividad agrícola. Por lo tanto, considerar la utilización de comunidades nativas de HMA que estén adaptadas a la presencia de Boro y Arsénico podría transformarse en una alternativa a la hora de aumentar la producción de hortalizas.

El objetivo de este editorial es destacar que la manipulación y utilización de HMA como una herramienta biotecnológica para la recuperación de ecosistemas que presentan altos niveles de metales, y su rol como promotor del crecimiento vegetal y mejorador de las condiciones fisicoquímicas del suelo debe tenerse en cuenta al momento de diseñar los manejos agronómicos en zonas áridas y semiáridas como las existentes en el norte grande de Chile. En este contexto mejoraría la nutrición vegetal del cultivo y disminuiría la concentración del metal tóxico en el suelo, sobre todo en el valle de Lluta donde la concentración de boro es mayor. Esto también permitiría, junto a otras estrategias de manejo de suelos y agua, el desarrollo de otras especies agronómicas menos tolerantes a este metal aumentando el valor productivo de estos suelos, lo que se transformaría a largo plazo en un aporte real al desarrollo agronómico y económico de la Región de Arica y Parinacota.

 

Literatura Citada

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