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BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA Volumen 2, No. 2 Octubre de 2012 ISSN 1853-5216 Universidad Nacional de Catamarca Secretaría de Ciencia y Tecnología ‐‐‐‐ Editorial Científica Universitaria ISSN: 1853-5216 RIZOBACTERIAS PROMOTORAS DE CRECIMIENTO VEGETAL COM O BIOFERTILIZANTES Susana Pernasetti y Gabriela Di Barbaro Cátedra de Microbiología Agrícola. Departamento Biología. Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Nacional de Catamarca. Avda. Belgrano y Maestro Quiroga. San Fernando del Valle de Catamarca. E-mail:gabydibarbaro@yahoo.com.ar Recibido: 25/09/2012 Aceptado: 24/10/2012 ______________________________________ INTRODUCCIÓN En la agricultura moderna hay una tendencia a disminuir el uso de fertilizantes químicos y pesticidas los cuales son costosos y dañinos al ambiente por la contaminación que provocan. Hoy se trata de aplicar una agricultura sustentable caracterizada por su inocuidad medioambiental y la preservación de los recursos naturales, la utilización de recursos renovables locales y tecnologías apropiadas y económicas, con una mínima compra de insumos externos y, consiguientemente, un alto grado de autosuficiencia local. Esto a creado una necesidad de de nuevas tecnologías ecológicas que mejoren la productividad agrícola y al mismo tiempo sean seguras para el entorno y la salud humana. Desde los años 70 vienen desarrollándose las investigaciones e informes sobre microorganismos del suelo que promueven el crecimiento de las plantas, lo que ha llevado a la aplicación de técnicas de fertilización “no contaminantes” para aumentar el rendimiento de los cultivos, estos son los llamados Biofertilizantes . Los biofertilizantes son productos a base de microorganismos que viven normalmente en el suelo aunque en poblaciones bajas y que al incrementar sus Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 120 poblaciones por medio de la inoculación artificial son capaces de poner a disposición de las plantas, mediante su actividad biológica, una parte importante de las sustancias nutritivas que necesitan para su desarrollo, así como suministrar sustancias hormonales o promotores de crecimiento. La acción de un biofertilizante va a depender de la capacidad de los microorganismos para establecerse sobre los raíces de las plantas, por eso es importante tener claro el concepto de rizósfera. Se puede decir que la rizósfera es un pequeñísimo espacio, aproximadamente de 2mm, entre el suelo común y las raíces, donde existe una relación de aprovechamiento mutuo entre las plantas y las bacterias o microorganismos que la rodean. La rizósfera es colonizada más intensamente por microorganismos que en otras regiones del suelo y algunos de estos, no solo se benefician por las excreciones de sustancias nutritivas de las raíces sino que ejercen una acción benéfica para la planta ya que estimulan su crecimiento. FIGURA 1: Zona del suelo afectada por las raíces o rizósfera. Las bacterias que se desarrollan en la rizósfera de las plantas se las denomina “rizobacterias ” y aquellas que además promueven el crecimiento o desarrollo de las plantas “PGPR” es decir “Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal” (por sus siglas en inglés que significa Plant Growth Promoting Rizobacteria) o “Microorganismos Promotores del Crecimiento Vegetal” (MPCV). Dentro de los microorganismos PGPR encontramos los que tienen acción directa o sea que proveen a la planta de algún nutriente (como nitrógeno, fosforo, hierro) o producen reguladores de crecimiento (fitohormonas) los cuales aumentan el volumen de la raíz y con ello incrementan la toma de nutrientes y agua. Los de acción indirecta son aquellos microorganismos con capacidad de control biológico los cuales Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 121 promueven el crecimiento de las plantas al suprimir los fitopatógenos que puedan contener. RESEÑA DE LAS INVESTIGACIONES SOBRE Azospirillum sp . COMO MICROORGANIMO PGPR EN LA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Una de las líneas de investigación que se realizan en el laboratorio de Microbiología Agrícola de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Catamarca, se refiere al género bacteriano Azospirillum; esta bacteria es rizosférica y endofítica (penetra en las tejidos de la raíz) y es considerado un microorganismo PGPR por su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico y producir fitohormonas. Primeramente se realizaron aislamientos de Azospirillum sp. de diferentes especies de plantas regionales, esto con el fin de obtener cepas adaptadas a nuestras condiciones edafoclimáticas las cuales pueden tener más posibilidades de colonizar eficientemente las raíces y provocar acciones que beneficien el rendimiento del vegetal. FOTO 1: Colonias de Azospirillum en medio Rodriguez Cáceres. Así en el año 1997 se comunicó la presencia de Azospirillum sp en los géneros Cenchrus, Atriplex, Opuntia, Simmondsia, Gossypium y Salvia chia, plantas cultivadas en zonas áridas y semiáridas (Stegmayer et al, 1997). También se comunicó el aislamiento de Azospirillum sp de las raíces de Alchemilla pinnata (pasto punilla), que es una Rosacea de altura, ampliando su distribución geográfica en esta importante forrajera (Pernasetti et al, 1998). Ya en un ensayo de inoculación con Azospirillum brasilensis en Opuntia, (tuna) resultó en un aumento significativo de las raíces, característica de gran importancia Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 122 para esta planta que se desarrolla en zonas de aridez, ya que amplía la posibilidad de toma de agua y nutrientes sin olvidar también la importancia que tiene el mayor desarrollo radical en el anclaje de la planta en zonas ventosas (Stegmayer, 1998; Jorratti et al. 1999). FOTOS 2, 3 y 4: Inoculación con Azospirillum en tuna (Opuntia ficus indica). En estudios orientados a dilucidar el efecto de Azospirillum en la germinación y crecimiento de lechuga (Latuca sativa), se concluyó que la interacción del pretratamiento osmótico mas la inoculación con Azospirillum ejerce un efecto benéfico, aún en condiciones de salinidad, en la germinación y crecimiento (tamaño de planta, longitud de raíz y peso seco) (Killian et al, 2004; Di Barbaro et al, 2004). En un ensayo en el campo con Comino (Cuminun cyminun L.) se evaluó la respuesta de este cultivo a la inoculación con Azospirillum sp, y a la fertilización con lombriscompuesto. La producción de granos fue significativamente mayor en los tratamientos inoculados y fertilizados con lombriscompuesto con respecto al testigo. Siendo menor la respuesta con la aplicación simultanea de ambos. (Di Barbaro et al, 2005). FOTO 5: Tamaño de 100 semillas de comino procedentes de diferentes tratamientos. Se evaluó la respuesta del pimiento pimentonero (Capsicum annum L. var. trompa de elefante) a la inoculación con Azospirillum brasilensis, las respuestas obtenidas concluyeron que es una metodología económicamente posible que puede Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 123 optimizar la germinación y crecimiento, y con ello su productividad (Di Barbaro et al, 2005). FOTOS 6 y 7: Efecto de la inoculación con Azospirillum en el crecimientode plantines de pimiento pimentonero (Capsicum annum var. trompa de elefante). Se determinó el efecto que ejerce la bacteria Azospirillum brasilensis en la germinación, emergencia, crecimiento y sobrevivencia de plantas jóvenes de soja (Glicine max) sometidas a estrés salino de distinta graduación. La inoculación provocó un incremento de todos los parámetros evaluados, se registraron diferencias altamente significativas (Di Barbaro et al, 2007). En tomate (Lycopersicum esculetum) la inoculación con Azospirillum sp provoca un incremento del peso seco del sistemas radical y de la parte aérea, lo que indica promoción del crecimiento por una mayor absorción de nutrientes y agua (Di Barbaro et al, 2008). FOTO 8: Inoculación de Azospirillum en plantines de tomate (Lycopersicum esculetum) Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 124 También se probó la acción de una cepa nativa de Azospirillum sobre la germinación del orégano, al inocularse se obtuvo mayor porcentaje de semillas germinadas (Pernasetti et al, 2009). En un ensayo con Tabaco se evaluó el crecimiento de plantines en hidroponía inoculados con una cepa tipo de Azospirillum, donde se obtuvieron similares resultados que con el tratamiento de agroquímicos usualmente utilizado por los productores (Bravo et al., 2011) Se probó la acción de una cepa tipo de Azospirillum sp sobre la germinación de varias semillas de hortícolas, al inocularse se obtuvo mayor porcentaje de semillas germinadas (Brizuela et al., 2011; Bravo et al., 2011). FOTOS 9, 10 y 11: Ensayos de germinación y emergencia en semillas de pimiento, orégano y lechuga, inoculadas con Azospirillum. También se realizaron estudios biocontrol, para determinar la capacidad de Azospirillum sp como antagonista de microorganismos fitopatógenos, siendo pioneros en esta línea de investigación para este género bacteriano. Asi se determinó que la inoculación de Azospirillum sp ejercería una acción de biocontrol en “papa semilla” de Solannum tuberosun. Este ensayo se hizo sobre un suelo conductivo o sea contaminado por una alta carga de microorganismos fitopatógenos (Di Barbaro et al, 1999). Se realizaron pruebas para determinar la capacidad de biocontrol de Azospirillum sp sobre fitopatógenos en pruebas de antagonismos en zanahorias, donde se demostró un mejor estado y menor podredumbre en las muestras inoculadas; por lo que este microorganismo podría ser una herramienta de biocontrol de fitopatógenos en raíces de plantas (Di Barbaro et al, 2006). Se comprobó la acción de biocontrol que ejerce Azospirillum brasilensis sobre el hongo fitopatógeno Fusarium moniliforme en un ensayo “in vitro” el cual no se desarrolló el hongo en las placas de Petri donde se sembró simultáneamente la bacteria (Pernasetti et al., 2007). Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 125 Se investigó la capacidad antagónica o de biocontrol de Azospirillum sp en forma “in vitro” sobre el crecimiento del hongo fitopatógeno Fusarium sp aislado de raíces enfermas de nogal (Juglans nigra sp) donde la cepa de A. brasilensis redujo significativamente el crecimiento miceliar del hongo (Di Barbaro et al, 2008). FOTO 12: Actividad de biocontrol, cultivo enfrentado de Azospirillum y Fusarium. CONSIDERACIONES FINALES El efecto de la inoculación de la bacteria Azospirillum en las plantas puede dar como resultado un cambio significativo en varios parámetros de crecimiento, los cuales pueden afectar o no el rendimiento de la cosecha. Los mecanismos de acción de Azospirillum sobre las plantas no han sido todavía del todo esclarecidos. La mayoría de los estudios sobre la asociación Azospirillum-planta se han llevado a cabo en cereales y pastos y, en menor grado, en otras familias de plantas. Los mecanismos que estas bacterias utilizan pueden ser a través de su propio metabolismo (solubilizando fosfatos, produciendo hormonas o fijando nitrógeno atmosférico), afectando directamente el metabolismo de la planta (incrementando la toma de agua y minerales), mejorando el desarrollo radicular, incrementando la actividad enzimática de la planta o “ayudando” a otros microorganismos benéficos para que actúen de mejor manera sobre las plantas y/o suprimir los fitopatógenos (Bashan et al 2007). En nuestro laboratorio se encuentran las cepas originales y fabricamos inoculantes de Azospirillum a pedido con fines de promoción de esta biotecnología. Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 126 BIBLIOGRAFÍA - Bashan, Luz; Holguin Gina; Glick, Bernard y Bashan Yoah. 2007. Bacteria promotoras del crecimiento en plantas para propósitos agrícolas y ambientales. En: Microbiología Agrícola: Hongos, bacterias, micro y macrofauna, control biológico, plantas - microorganismos. Editores Ronald Ferrera- Cerrato, Alejandro Alarcon y C. A. Champer & Publisher by Editorial Trillas. México. Capítulo 8. : 170-224. - Bravo, Julio; Morales, Gimena; Pinotti, David; Rodríguez, Giselle; Segovia, Federico; Di Barbaro, Gabriela. 2011. “Utilización de Azospirillum brasilense en cultivos de tabaco”. Revista Biología en Agronomía. Revista de divulgación científica- técnica del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Catamarca. ISSN: 1853-5216. Volumen 1- Número 1. :118. - Brizuela, Johana; Centeno, Mariano; Moreyra, Leonardo; Di Barbaro, Gabriela. 2011. “Evaluación del efecto de Azospirillum brasilensis en la germinación de semillas hortícolas”. Revista Biología en Agronomía. Revista de divulgación científica- técnica del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Catamarca. ISSN: 1853-5216. Volumen 1- Número 1. :119. - Di Barbaro, G.; Palanca, E.I.; Pernasetti, S.; Lucena, V. y Stegmayer, A. 2007. "Efecto del Azospirillum brasilense sobre semillas de soja (Glycine max L. Merr.) en condiciones de estrés salino”. IV Reunión Nacional Científico- Técnica de Biología del Suelo y IV Encuentro sobre Fijación Biológica de Nitrógeno. Julio de 2007. Río Cuarto. Córdoba. Argentina. : 57. - Di Barbaro, G.; Pernasetti, S. y Stegmayer, A. 2005. "Evaluación del efecto de Azospirillum brasilense en la germinación y emergencia del pimiento pimentonero (Capsicum annum L. var. trompa de elefante). Revista del CIZAS, del Centro de Investigaciones en Zonas Áridas y Semiáridas de la Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Catamarca. Volumen 6 – Número 1 y 2. Diciembre de 2005. I.S.S.N. 1515-0453. Editorial Científica Universitaria. Catamarca. Argentina. : 74-85. (http://www.editorial.unca.edu.ar/PUBLICACIONES%20ON%20LINE/web%20CIZAS/si tio/ imagenes/pdf/V6/7.azospi.-pimiento.pdf). - Di Barbaro, G.; Pernasetti, S.; Murúa, F.; Jorratti, M. y Stegmayer, A. 2005. “Efecto de la inoculación con Azospirillum y la fertilización con lombricompuesto en el cultivo de comino (Cuminun cyminun L.) en el Valle Central de Catamarca”. V Reunión Nacional Científico Técnica de Biología de Suelos y V Encuentro sobre Fijación Biológica del Nitrógeno. San salvador de Jujuy. Argentina. Julio de 2005. : 63. - Di Barbaro, G.; Pernasetti, S.; Reynoso, F.; Campillay, S.; Dipasquale, V. y Stegmayer, A. 1999. "Probable efecto de Azospirillum sp. como agente controlador de Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 127 patógenos en Solanum tuberosum". IIº Reunión Científico-Técnica de Biología del Suelo del NOA y IIº Encuentro sobre Fijación Biológica del Nitrógeno. (Biología del suelo. Fijación Biológicadel Nitrógeno, I.S.B.N. Nº950-746-016-O). Catamarca. Argentina. : 271-273. - Di Barbaro, G.; Seleme, F. del V.; Pernasetti, S.; Batallán, S.; González Vera, C.A. y Stegmayer, A.R. 2008. “Ensayo de biocontrol de Azospirillum brasilense sobre un fitopatógeno de nogal (Fusarium sp.)”. I Jornadas de Ciencias Naturales de La Rioja. Marzo de 2008. Anillaco. La Rioja. Argentina. :34. http://www.produccioncatamarca. gov.ar/Publicaciones/files/30%20%20Ensayo%20de%20biocontrol%20de%20Azospirill um%20brasilensis%20sobre%20un%20fitopat%F3geno%20de%20nogal.pdf - Di Barbaro, G.; Seleme, F.; Pernasetti, S. Lucena, V. y Stegmayer, A. 2006. “Capacidad de biocontrol de Azospirillum spp. sobre microorganismo fitopatógeno. Pruebas de antagonismo en zanahoria (Daucus carota)”. Horticultura Argentina. Revista de la Asociación Argentina de Horticultura. ISSN 0327-3431. Volumen 25 – Número 59 – Jul.-Dic. 2006. :53. - Di Barbaro, Gabriela; Killian, Silvia y Pernasetti, Susana. 2004. “Influencia del preacondicionamiento osmótico, la inoculación con Azospirillum sp. y solución salina sobre plántulas de lechuga (Latuca sativa L.)”. Publicado en “El reto del desarrollo sostenible. Estrategias y acciones. Diálogos y propuestas” del Segundo Congreso Iberoamericano de Ambiente y calidad de Vida. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad Nacional de Catamarca. Octubre de 2004. Tomo II.:136. - Di Barbaro, M.G.; Pernasetti, D.S.; Lucena, V.; Herrera, V.; Stegmayer, A. 2008. “Efecto de Azospirillum brasilense sobre el transplante de tomate (Lycopersicum esculetum)”. El reto del desarrollo sostenible: Estrategias y acciones. Diálogos y propuestas. Línea Científica. ISBN 978-950-746-168-2. IV Congreso Iberoamericano de Ambiente y Calidad de Vida. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Facultad de Ciencias de la Salud y Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Nacional de Catamarca. Septiembre de 2008. :169. (http://www.exactas.unca.edu.ar/2008/tan/ LCT2.pdf). - Jorratti, M. E.; Pernasetti, D. S.; Di Barbaro, G. y Stegmayer, A. R. 1999. "Efecto del Azospirillum sobre el crecimiento radicular en Opuntia ficus-indica". IIº Reunión Científico-Técnica de Biología del Suelo del NOA y IIº Encuentro sobre Fijación Biológica del Nitrógeno. (Biología del suelo. Fijación Biológica del Nitrógeno, I.S.B.N. Nº950-746-016-O). 6, 7 y 8 de Julio. Catamarca. Argentina. :275-278. - Killian, S. E.; Di Barbaro, M. G. y Pernasetti, D. S. 2004. “Efecto del preacondicionamiento osmótico y la inoculación con Azospirillum sp. sobre la germinación de lechuga (Latuca sativa L. cv. Grand Rapids)”. XXVII Congreso Pernasetti y Di Barbaro BIOLOGÍA EN AGRONOMÍA 2 (2) : 119-128. 2012 128 Argentino de Horticultura. 21 al 24 de septiembre de 2004. Villa de Merlo. San Luís. Argentina. : 28. - Osorio, N.W. 2007. A review on beneficial effects of rhizosphere bacteria on soil nutrient availability and plant nutrient uptake. Rev. Fac. Nal. Agr. Medellín. 60 (1):3621. - Pernasetti, Alberto Stegmayer, Gabriela Di Barbaro y Yolanda Borchia. 1998. “Asociación radical de Azospirillum sp. en Rosáceas de altura en la provincia de Catamarca - República Argentina.” XIX Reunión Latinoamericana de Rhizobiología (RELAR). Septiembre de 1998. Maturín -Monagas. Venezuela. : 127-128. - Pernasetti, D. S.; Di Barbaro, M. G. y Stegmayer A. R. 2007. “Capacidad de biocontrol in vitro de Azospirillum brasilense sobre Fusarium moniliforme”. Revista del CIZAS, del Centro de Investigaciones en Zonas Áridas y Semiáridas de la Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Catamarca. Volumen 8- Número 1 y 2. Diciembre de 2007. I.S.S.N. 1515-0453. Editorial Científica Universitaria. Catamarca. Argentina. : 31-38. - Pernasetti, D.S.; Di Barbaro, M.G.; Agüero, M.G.; Herrera, V.L. y Lazarte, L.D. 2009. Efecto del Azospirillum brasilense sobre la germinación de Orégano. VII Reunión Nacional Científico Técnica de Biología del Suelo y Fijación Biológica del Nitrógeno. Universidad Nacional de Tucumán. 1 al 3 de Julio de 2009. Libro de resúmenes compilado por Carlos Bellone; Josefina Amigo y Lindón Patricia. ISBN 978-950-554- 613-8. San Miguel de Tucumán, Argentina. : 101. - Stegmayer Alberto, Susana Pernasetti, Gabriela Di Barbaro y Yolanda Borchia. 1998. “Posibilidades de la bacteria Azospirillum como promotora del crecimiento radicular en especies de Opuntia”. XIX Reunión Latinoamericana de Rhizobiología (RELAR). Septiembre de 1998. Maturín - Monagas. Venezuela. :164-165. - Stegmayer, A. R.; Pernasetti, S.; Borchia, A. y Di Barbaro, M. G. 1997. “Estudios sobre la presencia radicular de microorganismos diazótrofos en algunos vegetales de zonas áridas y semiáridas”. I° Reunión Científico - Técnica de Biología del suelo del N.O.A. y I° Encuentro Sobre Fijación Biológica del Nitrógeno. Julio de 1997. Facultad de Agronomía y Zootecnia. Universidad Nacional de Tucumán. San Miguel de Tucumán. : 149-151. - Yanet Parra y F. Cuevas. 2001. Potencialidades de Azospirillum como inoculante para la agricultura. Cultivos Tropicales, vol. 23, nº3, : 31-41.
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