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seleccio ad*
BACTERIAS BENEFICIOSAS QUE
FAVORECEN EL CRECIMIENTO
DE LAS PLANTAS
La utilización directa de microorganismos para
fomentar el crecimiento de plantas y para combatir
sus enfemedades continúa representando un cam-
po de investigación de rápida expansión. La capa-
cidad de las bacterias específicas colonizadoras de
raíces, o rizobacterias, para incrementar el creci-
miento y la producción de plantas cultivadas des-
pierta en la actualidad un considerable interés. El
proceso mediante el cual se aplican las bacterias
al suelo y a las diversas partes de las plantas se
denomina bacterización, siendo el país pionero la
Unión Soviética.
Primeras realizaciones
En el ano 1958 se trataron en la URSS más de
35 millones de hectáreas de terrenos de cultivo
con cepas de Azotobacter y Bacillus que se con-
sideraban fertilizantes bacterianos. Se observaron
efectos beneficiosos en un 50 a 70 por 100 de los
cultivos sometidos a experimentación, cori incre-
mentos de la producción entre un 10 y un 20 por
100. Los efectos más positivos se dieron en culti-
vos de hortalizas en suelo fértil y bien regado, pese
a que la aplicación más amplia de bacterias bene-
ficiosas se realizó en cultivos de cereales. Los cien-
tíficos soviéticos E. N. Mishutin y A. N. Naumova
analizaron críticamente los diversos informes sobre
éxitos obtenidos con fertilizantes bacterianos y lle-
garon a la conclusión de que, aproximadamente,
las dos terceras partes de las aplicaciones no ha-
bían surtido efecto significativo sobre la produc-
ción. En muchos casos de informes positivos, los
resultados no se habían obtenido en experiencias
con repeticiones ni se habían evaluado estadística-
mente. No obstante, estos científicos dedujeron
que bajo determinadas cbndiciones se podían ob-
tener aumentos de producción del orden de un 10
a 13 por 100 con confirmación por análisis estadís-
tico y establecieron que el incremento de la pro-
ducción, mediante bacterización, es un fenóme-
no real.
Nuestro interés en la bacterización aumentó con-
siderablemente cuando obtuvimos aumentos signi-
ficativos en el crecimiento de raíces y hojas de
varias plantas de cultivo. En experimentos de cam-
po, pudo aumentarse en un 15 por 100 la produc-
ción de la remolacha azucarera, en un 33 por 100
la de la patata, e incluso, en un 144 por 100 la del
rábano, como consecuencia de haber tratado la se-
milla con cepas bacterianas seleccionadas antes de
la plantación. El presente informe resume los resul-
tados de nuestros estudios sobre la utilización de
rizobacterias específicas fomentadoras del creci-
miento de plantas (PGPR) y su forma de funcio-
namiento.
Selección y caracterización de cepas
Se seleccionaron inicialmente cepas específicas
de rizobacterias a partir de varios centenares de
muestras de bacterias colonizadoras de raíces que
se aislaron en el campo en raíces de plantas cul-
tivadas. Las rizobacterias potencialmente útiles se
escogieron de acuerdo con su capacidad para inhi-
bir el crecimiento de diversos hongos y bacterias
patógenas o de diversas bacterias y hongos rizos-
féricos en el laboratorio. A continuación se ensaya-
ron los cultivos puros de cepas bacterianas anta-
gónicas en ensayos de invernadero empleando
suelos normales. Se trataron las semillas con una
suspensión bacteriana de 108 unidades formadores
de colonias (ufc) por mililitro y se sembraron en
ensayos en macetas con repeticiones. Se seleccio-
naron las cepas que produjeron constantemente
incrementos estadísticamente significativos en el
desarrollo de la raíz, del tallo o de ambas partes,
con vistas a realizar ensayos de campo.
La gran mayoría de las bacterias que manifies-
tan una antibiosis frente a algunos microorganis-
mos específicos no estimulan el crecimiento vege-
tal ni en el invernadero ni en el campo. Sin em-
bargo, la antibiosis in vitro (laboratorio) contra un
amplio espectro de microorganismos es una pro-
piedad consistente de las rizobacterias. Reciente-
mente se han realizado selecciones de rizobacte-
ries mediante selección, en masa, de todas las
cepas de bacterias rizosféricas, obtenidas en culti-
vo puro, en cuanto a su potencial de fomento del
crecimiento vegetal. Las cepas que provocaron un
incremento en el crecimiento vegetal resultaron te-
ner propiedades antagónicas in vitro similares a las
de las cepas rizosféricas originales. En general, se
comprobó que un 1 a 4 por 100 de las bacterias
92
rizosféricas aisladas de la patata y la remolacha
azucarera poseían la capacidad de fomentar el cre-
cimiento de las plantas.
Las pruebas bioquímicas y fisiológicas demues-
tran que la mayoría de estas rizobacterias perte-
necen a los grupos de Pseudomonas putida y
Pseudomonas fluorescens, pero no coinciden con
ninguna de las estirpes descritas en el manual de
Bergey. En seis rizobacterias del rábano, actual-
mente sin identificar, se trata de bastoncillos facul-
tativamente anaeróbicos y gramnegativos.
Preparación del in6culo para ensayos de campo
Los ensayos de campo de las rizobacterias po-
tencialmente útiles requieren un sistema de manejo
de inóculo que mantenga grandes poblaciones de
bacterias vivas, tanto en su fase de conservación
como en las partes de la planta. El tratamiento
de las semillas con suspensiones líquidas de bac-
terias no resultó satisfactorio en los primeros expe-
rimentos, debido a la dificultad de aplicar las sus-
pensiones de bacterias en el campo, a que los
líquidos no eran compatibles con los sistemas de
siembra y a que las bacterias perdían rápidamente
su viabilidad cuando se conservaban las suspen-
siones.
La incorporación directa de estas bacterias
que no forman esporas a polvos secos como talco
o arcillas no es posible, ya que las bacterias no
pueden sobrevivir largos períodos en esos materia-
les. Recientemente, sin embargo, se ha logrado,
mediante el revestimiento de las bacterias con de-
terminadas gomas y polisacáridos, su formulación
como polvo seco sin pérdida apreciable de su via-
bilidad. Pueden obtenerse poblaciones de 108 ufc
o mayores por cada semilla de remolacha azucare-
ra mediante pildorado con formulaciones de este
tipo. Las aplicaciones de rizobacterias en polvo so-
bre trozos de patata de siembra y semillas de re-
molacha azucarera y rábano han resultado muy efi-
caces en ensayos de campo.
Resumen de resultados obtenidos en el campo
El objetivo inicial fue determinar si las rizobac-
terias específicas eran capaces o no de aumentar
significativamente el crecimiento y la producción
bajo condiciones normales en el campo y evaluar
la consistencia del fenómeno en distintos lugares y
en ensayos repetidos en el mismo lugar. Desde el
año 1975 se han analizado un total de 33 ensayos
con repeticiones, experimentándose en cada uno
de estos ensayos, de tres a seis rizobacterias dis-
tintas en cuanto a su capacidad de fomentar el
crecimiento y la producción de la patata, del rába-
no y de la remolacha azucarera. El diseño expe-
rimental se hizo en bloques al azar o en cuadrados
latinos con cinco a ocho repeticiones. En algunos
casos, las parcelas no se observaron hasta el mo-
mento de la recolección a causa de la naturaleza
del ensayo o debido a problemas relacionados con
los cuidados culturales, pero no con el experimento.
Los primeros efectos visibles de las rizobacterias
fueron el mayor vigor de las plántulas, el creci-
miento de las raíces y el crecimiento del follaje en
el caso del rábano y de la remolacha azucarera.
Las diferencias en el crecimiento del follaje en plan-
tas de patata tratadas o sin tratar resultan difíciles
de distinguir, especialmente después de terminar la
nascencia. La diferencia más notable que se ob-
servó en la patata fue un incremento significativo
(P = 0,05) de la longitud de los estolones dos se-
manas después de la nascencia en el 100 por 100
de los ensayos de campo. A esta mayor longitud
correspondieron una tuberización temprana y un
aumento de la producción final.
Los aumentos estadísticamente significativos de
las producciones de patata oscilaron entre un 5 y
un 33por 100 en 7 de 11 ensayos experimen-
tales realizados en California e ldaho. Los aumen-
tos de producción resultantes del pildorado de la
semilla de remolacha azucarera con rizobacterias
oscilaron entre 4,4 y 8,4 toneladas por hectárea
con incrementos de la sacarosa total entre 2.600 y
3.400 kg por hectárea (P = 0,05 ó 0,01) en 4 de 6
ensayos.
Los resultados obtenidos con el rábano fueron
especialmente notables: en el 100 por 100 de los
ensayos se observaron aumentos significativos del
peso de la raíz entre un 60 y un 144 por 100
(P = 0,01). Un plazo de sólo treinta y cinco días
entre la siembra y la recolección del rábano per-
mite obtener un beneficio máximo del tratamiento
con rizobacterias. Estos resultados coinciden con
las observaciones realizadas por los científicos so-
viéticos que comprobaron que los efectos de la
bacterización eran mayores en cultivos de corto
período de desarrollo.
Se dispone de escasa información concluyente
para defender cualquier teoría que explique el au-
mento de la producción con la bacterización. Dos
de las principales hipótesis son que las bacterias
Patatas en campo de demostración sobre el empleo de rizo-
bacterias.
producen hormonas de crecimiento o que puede
que actúen como agentes de control biológico,
desplazando a los microorganismos dañinos que
normalmente colonizan las raíces. Nos inclinamos
por ésta última hipótesis sobre la base de varios
experimentos.
En ensayos de invernadero se plantaron semillas
de rábano esterilizadas con hipoclorito sódico en tie-
rra normal desinfectada y sin desinfectar dentro de
matraces Erlenmeyer. La cepa E6 incrementó el
peso de las raíces (más del 100 por 100 en com-
paración con los controles sin tratar) solamente si
se empleaban tierras sin desinfectar en autoclave.
En las tierras desinfectadas no se apreció ninguna
diferencia significativa de peso entre los rábanos
procedentes de semilla tratada y de semilla sin
tratar, lo que indica que los efectos de las rizo-
bacterias se deben a su interacción con la micro-
flora de las raíces y no a la elaboración de hor-
monas o factores de crecimiento.
Esta conclusión se ve asimismo apoyada por el
hallazgo de que las rizobacterias raramente afectan
el crecimiento de la remolacha azucarera o la pata-
ta, al emplearse mezclas de tierra esterilizadas en
ensayos de invernadero. Los aumentos de creci-
miento son, generalmente, mayores en tierras nor-
males que previamente se emplearon para cultivar
la planta sometida a ensayo. En unos pocos ex-
perimentos con la patata se observó un aumento
del crecimiento en cultivos en mezclas de tierras,
probablemente debido a que las semillas de la pa-
tata son colonizadas por grandes poblaciones de
varios microorganismos que contaminaron la mez-
cla de tierras esterilizadas. No es posible esterili-
zar totalmente las patatas para siembra, ya que los
agentes esterilizadores no eliminan numerosos mi-
croorganismos que colonizan las lenticelas.
Las grandes poblaciones de rizobacterias viables
en las semillas garantizan la rápida colonización de
las raíces al comenzar la germinación y el creci-
miento de la raíz. La posibilidad, la cuantía y la
duración de la colonización de raíces se ensaya-
ron con cepas marcadas genéticamente en cuanto
a resistencia a los antibióticos rifampicina (RIF) y
ácido nalidíxico (NAL). A lo largo de la temporada
se sacaron raíces del suelo y se obtuvieron mues-
tras que se colocaron en placas de cultivo trata-
das con esos antibióticos. Como los antibióticos
inhiben a las bacterias rizosféricas nativas no resis-
tentes, pudieron cuantificarse fácilmente las pobla-
ciones de rizobacterias resistentes a RIF-NAL. Las
poblaciones de rizobacterias resistentes a RIF-NAL
ascendieron a 9 x 105 ufc/cm en la patata. En un
ensayo independiente se observó que las poblacio-
nes de estas bacterias permanecían toda la tempo-
rada sobre las raíces, pero su nivel disminuyó
abruptamente a niveles bajos al concluirse el riego.
Con rizobacterias marcadas con antibióticos espe-
cíficos se obtuvieron resultados similares en remo-
lacha azucarera.
El tratamiento con rizobacterias causó cambios
cuantitativos considerables, tanto en las poblacio-
nes de bacterias como en las de hongos de los sis-
temas radiculares. En comparación con los contro-
les sin tratar se observó, en las raíces de plantas
procedentes de semillas tratadas con rizobacterias
una disminución del 60 por 100 de la población
bacteriana grampositiva total y de hasta un 80 por
100 de los hongos colonizadores de raíces. Actual-
mente se están desarrollando métodos para la me-
dición cualitativa de los cambios de la población
microbiana.
Efecto de las poblaciones de rizobacterias
sobre la microflora de las raíces
Las grandes poblaciones de rizobacterias pueden
afectar la colonización de raíces por Rhizoctoná,
Verticillium y otros patógenos clásicos. Sin embar-
go, el mayor beneficio resultante del tratamiento
de las semillas es, posiblemente, la inhibición de
microorganismos de escasa o nula actividad para-
sitaria, pero que son toxígenos. Somos de la opi-
nión de que las bacterias toxígenas de la rizos-
fera de las plantas posiblemente producen un
efecto considerable sobre su crecimiento. A pesar
de que se sabe poco sobre este grupo de bacte-
rias colonizadoras de raíces, éstas son abundantes
y se encontraron con frecuencia al buscarse bac-
terias que formasen el crecimiento. Algunas cepas
producían disminuciones significativas del creci-
miento de las plantas, alcanzándose incluso una re-
ducción del 69 por 100 en el peso de las plántulas
de remolacha azucarera. Las rizobacterias resulta-
ron ser antagonistas in vitro de la mayor parte
de estas bacterias perjudiciales. El papel desempe-
ñado por estas bacterias en la inhibición del creci-
miento de las raíces está siendo sometido a inves-
tigación.
Plantas de remolacha azucarera procedentes de semillas trata-
das con rizobactenás, mostrando el enraizamiento abundante.
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Discusión
La aplicación a las semillas de bacterias bene-
ficiosas para incrementar la producción y reducir la
utilización de pesticidas nos ofrece una perspecti-
va atractiva y alcanzable; los beneficios serían
cuantiosos. El éxito comercial de la bacterización
como práctica agrícola corriente dependerá de as-
pectos, tales como los índices costo/beneficio, la
posibilidad de una amplia aplicación de cepas es-
pecíficas, el desarrollo de sistemas de inoculación
y la obtención de resultados positivos reproducibles.
Presentación de una rizobactená en forma de polvo seco para
mezclar con las semillas.
La selección de cepas eficaces de rizobacterias
es altamente compleja; las variaciones en el riego,
la compactación del suelo y su aireación, o la in-
tensidad de la luz pueden impedir la detección de
rizobacterias en ensayos de invernadero. El riego
es un factor especialmente crítico, ya que las rizo-
bacterias no se establecen en los sistemas radicu-
lares si el suelo se deja secar por debajo de —1,7
bares. Para aumentar la fiabilidad de los sistemas
de invernadero hemos empleado recientemente un
sistema de riego por goteo automatizado, para ob-
tener un riego más uniforme y evitar la formación
de costra. Los ensayos de invernadero con plantas
tales como la patata y la remolacha azucarera re-
sultan difíciles de valorar, ya que el producto co-
mercial no puede alcanzar la madurez en ensayos
realizados en macetas. Las rizobacterias seleccio-
nadas en los ensayos de invernadero han resulta-
do ineficaces en los ensayos de campo, donde las
condiciones ambientales son más variables. Los
ensayos de invernadero sirven únicamente como
indicador preliminar del potencial de estas rizobac-
terias en el campo. Al igual que sucede con todos
los microorganismos beneficiosos, las rizobacterias
no pueden utilizarse eficazmente en el campo a no
ser que se cumplan las condiciones ecológicas
que favorecen su crecimiento y supervivencia.
Los resultados positivos obtenidos en ensayos
de campo se han hecho más consistentes al pres-
tarse más atención para evitarla contaminación de
parcelas testigos con rizobacterias durante la siem-
bra. Otra causa principal de las inconsistencias en
los aumentos de producción al trabajarse en dis-
tintos lugares, es debida a que, según parece, cier-
tas cepas bacterianas funcionan sólo en determina-
dos tipos de suelo. Una cepa de rizobacterias de
la remolacha azucarera que aumentó la producción
en los ensayos realizados en California fracasó en
ldaho. Una cepa diferente, en cambio, produjo un
incremento óptimo de la producción en Idaho,
pero no surtió ningún efecto significativo en los
ensayos realizados en California. Un caso parecido
se dio con la patata: algunas cepas incrementaron
la producción en cultivos en turba, pero no en cul-
tivos en margas arenosas; otras cepas, por el con-
trario, mostraron un efecto inverso.
El empleo comercial de las rizobacterias depen-
derá del desarrollo de una técnica de recubri-
miento del inóculo que mejore los métodos de alma-
cenar y de aplicar las bacterias sin pérdidas de
viabilidad y en una forma que permita un creci-
miento rápido y la colonización de las raíces. Una
posibilidad interesante que podría incrementar el
potencial futuro de las bacterias beneficiosas sería
su incorporación en cintas de semillas, cubitos con
plantas jóvenes para el trasplante y geles emplea-
dos en la siembra por extrusión. Estos métodos
permitirían la introducción de elevadas poblaciones
de rizobacterias en diversas partes de plantas, pro-
porcionando condiciones ideales para una rápida
colonización de las raíces.
Conviene hacer notar que la aprobación y regis-
tro de productos para las enmiendas de los suelos
y de nuevos agentes microbianos por parte del De-
partamento de Alimentación y Agricultura de Cali-
fornia presupone la aportación de pruebas científi-
cas válidas, con análisis estadísticos de ensayos
reproducibles. En la actualidad se hallan registra-
dos como mejoradores del suelo y agentes micro-
bianos únicamente microorganismos del género
Rhizobacter, las especies Agrobacterium radio-
bacter y Bacillus thuringiensis y algunas especies
de hongos ecto y endomicorrícicos.
T. V. Suslow y colaboradores
California Agriculture,
noviembre-diciembre 1979