Avance clave contra la sequía: científicos argentinos descubren cómo una bacteria protege a las plantas

Investigadores argentinos participaron de un descubrimiento que revela cómo una bacteria modifica las raíces para que las plantas puedan enfrentar mejor períodos con escasez de agua.

La ciencia investiga desde hace años el potencial de los microorganismos del suelo para mejorar la respuesta de los cultivos frente al estrés hídrico.
La ciencia investiga desde hace años el potencial de los microorganismos del suelo para mejorar la respuesta de los cultivos frente al estrés hídrico.

Las plantas están mucho menos solas de lo que alguna vez se pensó. Bajo tierra mantienen una compleja relación con millones de microorganismos y algunos de ellos podrían convertirse en aliados decisivos para enfrentar uno de los mayores problemas de la agricultura: la falta de agua.

Un consorcio internacional con participación de científicos argentinos descubrió cómo una bacteria que vive dentro de las raíces puede modificar su arquitectura y permitir que las plantas toleren mejor períodos de sequía. La clave está en estructuras microscópicas llamadas pelos radicales, que amplían la superficie disponible para captar agua y nutrientes del suelo.

El estudio fue publicado en la revista científica Nature Plants y contó con la participación de José Manuel Estevez y Victoria Berdion Gabarain, investigadores vinculados al CONICET y la Fundación Instituto Leloir. El trabajo fue realizado por un amplio equipo internacional liderado por Salma Balazadeh, de la Universidad de Gotinga, Alemania.

Una bacteria que cambia la forma de las raíces

El microorganismo estudiado se denomina Flavobacterium sp. 98, o Flavo98, una bacteria endófita, es decir, capaz de colonizar los tejidos internos de las plantas. Los investigadores comprobaron que puede estimular tanto la formación de raíces laterales como el crecimiento de pelos radicales.

Estos pelos son extensiones microscópicas que aumentan enormemente la superficie de contacto de las raíces con el suelo. Cuanto mayor es esa superficie, más posibilidades tiene la planta de explorar el suelo en busca de agua y nutrientes.

El problema es que durante una sequía las plantas reducen numerosos procesos de crecimiento para conservar recursos. Lo sorprendente es que Flavo98 consigue mantener la formación y elongación de los pelos radicales incluso cuando disminuye la disponibilidad de agua.

La bacteria provoca una cadena de señales dentro de la planta vinculada, entre otros procesos, con el etileno y los factores ERF115 y ERF114. Esa respuesta termina interviniendo sobre mecanismos que regulan el crecimiento radical.

El efecto aparece cuando falta el agua

Los científicos comenzaron utilizando Arabidopsis thaliana, una pequeña planta ampliamente empleada como modelo experimental. Luego comprobaron efectos positivos también en trigo, tomate, colza y camelina, un dato especialmente interesante por su posible proyección agrícola.

Uno de los experimentos muestra la magnitud del fenómeno. Después de someter las plantas de Arabidopsis a sequía y volver a regarlas, alrededor del 85 % de las inoculadas con Flavo98 sobrevivieron, frente a una supervivencia muy inferior entre las plantas no tratadas.

También se observó una menor pérdida en la producción de semillas después del estrés hídrico. Además, según informó el CONICET, la presencia de la bacteria no produjo efectos perjudiciales significativos cuando las plantas crecieron con disponibilidad normal de agua.

No es la primera bacteria que la ciencia investiga contra la sequía

La posibilidad de utilizar microorganismos para ayudar a las plantas frente al déficit hídrico se investiga desde hace años. Distintos grupos científicos demostraron que ciertas bacterias asociadas a las raíces pueden modificar la respuesta vegetal cuando comienza a faltar agua.

Un estudio europeo, por ejemplo, evaluó más de 500 bacterias asociadas a raíces de vid y encontró microorganismos capaces de favorecer la biomasa, la actividad fotosintética y el crecimiento durante condiciones de estrés hídrico.

En Dinamarca, investigadores de la Universidad de Copenhague estudiaron otra estrategia: combinar cuatro bacterias diferentes. El consorcio microbiano mejoró la supervivencia de plantas sometidas a sequía, mientras que las bacterias utilizadas individualmente no conseguían el mismo resultado.

Otros trabajos revelaron incluso una estrategia diferente. Investigaciones con Arabidopsis mostraron que las plantas pueden favorecer el reclutamiento de determinados microorganismos que contribuyen al cierre de los estomas, pequeños poros de las hojas, disminuyendo así la pérdida de agua por transpiración.

Entonces, ¿qué tiene de nuevo el descubrimiento?

La diferencia está fundamentalmente en el mecanismo identificado. La ciencia ya sabía que algunas bacterias podían beneficiar a las plantas durante una sequía; lo difícil era determinar cómo una señal procedente del microorganismo terminaba produciendo cambios concretos en la raíz.

Los científicos descubrieron que Flavo98 estimula el desarrollo de pelos radicales, pequeñas estructuras que ayudan a las plantas a explorar el suelo en busca de agua y nutrientes.
Los científicos descubrieron que Flavo98 estimula el desarrollo de pelos radicales, pequeñas estructuras que ayudan a las plantas a explorar el suelo en busca de agua y nutrientes.

El trabajo publicado en Nature Plants conecta buena parte de esa secuencia: bacteria, señalización hormonal, regulación genética, crecimiento de pelos radicales y finalmente una mayor tolerancia al déficit hídrico. La participación de ERF115 y ERF114 en este proceso durante condiciones de sequía constituye uno de los aportes novedosos de la investigación.

Comprender el mecanismo abre distintas posibilidades. Una sería desarrollar bioinsumos con microorganismos beneficiosos y otra, utilizar este conocimiento para seleccionar o desarrollar plantas con sistemas radicales más eficientes frente a condiciones de estrés.

Del laboratorio al campo, el desafío más importante

El descubrimiento no significa que ya exista una solución comercial capaz de proteger los cultivos contra una sequía. Todavía será necesario determinar si los resultados pueden reproducirse en lotes agrícolas, donde intervienen diferentes suelos, temperaturas, lluvias y enormes comunidades de microorganismos.

Ese paso es fundamental porque los efectos observados bajo condiciones controladas no necesariamente mantienen la misma magnitud en el campo. La relación entre microorganismos, raíces y ambiente constituye un sistema extremadamente complejo.

Pero conocer el mecanismo cambia el punto de partida. En lugar de pensar solamente en plantas capaces de soportar la sequía por sí mismas, la agricultura podría aprovechar también los microorganismos que viven junto a ellas para ayudarlas a utilizar mejor cada gota de agua.