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El trabajo en equipo hace que el sueño funcione: Co-inoculación de microbios para mejorar el crecimiento de las plantas.
Por Nikki Burnett – Innovation Project Coordinator
Las plantas enfrentan muchos desafíos abióticos que pueden afectar su crecimiento y reducir los rendimientos, incluyendo la sequía, la salinidad y el estrés por nutrientes, entre otros. Los microbios pueden ayudar a aliviar estas distintas fuentes de estrés, y ciertos microbios están mejor equipados que otros para proporcionar beneficios específicos. La inoculación de plantas con múltiples especies se denomina co-inoculación, una estrategia eficaz para ayudar a mitigar las diversas formas de estrés que una planta puede enfrentar. Por ejemplo, al inocular una planta con un microorganismo que mejora la disponibilidad de nutrientes junto con otro que aumenta la resistencia a la sequía, la planta puede aprovechar múltiples beneficios. Estos efectos a menudo también son sinérgicos: ¡esencialmente, el todo es mayor que la suma de sus partes!
Contenido
Un gran ejemplo de trabajo en equipo en la naturaleza se puede observar en la colaboración entre especies de rizobios —bacterias fijadoras de nitrógeno de los géneros Rhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium y Sinorhizobium, entre otros— y ciertas especies de Bacillus. Los rizobios son famosos por su relación simbiótica con las plantas leguminosas, en la que capturan nitrógeno de la atmósfera y lo convierten en una forma que las plantas pueden utilizar. Para hacerlo de manera eficaz, forman nódulos en las raíces, creando un entorno ideal rico en energía y con bajo contenido de oxígeno, lo cual es crucial para la fijación biológica del nitrógeno.
El proceso de formación de estos nódulos es bastante complejo e involucra una serie de señales y comunicaciones entre la planta y las bacterias. Sin embargo, este proceso intrincado puede verse afectado por el estrés ambiental y la disponibilidad de nutrientes. Por ejemplo, la fijación de nitrógeno requiere mucha energía en forma de ATP (adenosín trifosfato), por lo que el fósforo se vuelve un nutriente esencial. Algunas especies de Bacillus se destacan en convertir formas minerales inaccesibles de fósforo en formas que no solo son fácilmente absorbidas por la planta, sino que también benefician a sus socios rizobios (1).
Además, ciertas especies de Bacillus pueden producir fitohormonas que estimulan el crecimiento de las raíces e incrementan la superficie disponible para que las bacterias fijadoras de nitrógeno establezcan los nódulos (2). Esta asociación conduce a una mayor formación de nódulos y estimula la actividad de la enzima nitrogenasa, que es vital para la fijación de nitrógeno (1–3). Las ventajas de ciertas especies de Bacillus son especialmente notables bajo condiciones de estrés, como sequía, alta salinidad o temperaturas extremas, donde pueden mejorar significativamente la nodulación y aumentar el rendimiento de los cultivos (2–5).
Representación de los beneficios que ciertas especies de Bacillus pueden ofrecer en condiciones de sequía. Las plantas de soya co-inoculadas con Bradyrhizobium y Bacillus muestran una mejor nodulación y, en última instancia, plantas más sanas a pesar de las condiciones de sequía.
Las especies de Bacillus no son las únicas aliadas de los rizobios fijadores de nitrógeno. Otras bacterias, como las especies de Pseudomonas y Azospirillum, también contribuyen a la salud de las plantas cuando se co-inoculan con rizobios. Ciertas especies de ambos grupos producen compuestos como el Ácido Indolacético (IAA) y la ACC desaminasa, que son bien conocidos por promover el crecimiento vegetal al influir en los niveles hormonales (2, 4). Esto ayuda a los rizobios, ya que estos compuestos reducen específicamente el etileno, una hormona que puede inhibir la nodulación, permitiendo que el proceso ocurra con mayor libertad (2).
En resumen, el trabajo en equipo entre estas diferentes especies bacterianas no solo favorece la salud de las plantas, sino que también potencia la acción de cada uno de los compañeros beneficiosos. ¡El trabajo en equipo realmente hace que el sueño funcione!
El trabajo en equipo también ocurre entre los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) y algunas especies de Bacillus. Los HMA forman asociaciones simbióticas con las plantas al colonizar internamente sus raíces y crear una red de hifas que se extiende más allá del alcance del sistema radicular. Esta red de hifas beneficia a la planta al captar agua y nutrientes del suelo que están fuera de su alcance. Una manera de potenciar esta autopista de nutrientes es combinar ciertas especies de Bacillus —conocido solubilizador de fósforo— con los HMA. Este equipo funciona tan bien porque determinadas especies de Bacillus pueden convertir el fósforo en una forma fácilmente disponible para las plantas, y los HMA ayudan a transportarlo más rápidamente hacia ellas (6).
Las investigaciones muestran que Bacillus no solo mejora la disponibilidad de nutrientes, sino que también estimula el crecimiento de los HMA (7, 8). Bacillus favorece el desarrollo de los HMA, haciéndolos más densos y eficientes en la recolección y transferencia de nutrientes hacia las plantas. En algunos casos, ciertos HMA liberan compuestos atractivos en el suelo para reclutar activamente a Bacillus en la rizosfera y así obtener estos beneficios (8, 9).
Los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) forman extensiones de hifas que se extienden más allá del sistema radicular, permitiendo la absorción de nutrientes y agua en zonas del suelo que las raíces de la planta no pueden alcanzar. Las especies de Bacillus pueden convertir el fósforo en formas que la planta puede utilizar, y los HMA se encargan de transportarlo más rápidamente hacia la planta.
Se ha demostrado que la co-inoculación de Bacillus y hongos micorrízicos arbusculares (HMA) aporta beneficios en una variedad de cultivos. Por ejemplo, en el arroz, estos compañeros mejoraron notablemente la absorción de nitrógeno y fósforo, lo que resultó en un aumento del peso seco del brote (6). En la lechuga, el equipo demostró su capacidad no solo para mejorar la adquisición de nutrientes, sino también para aumentar la tolerancia al estrés, mejorando significativamente el crecimiento de las plantas en condiciones de sequía (10). Los efectos positivos se observan con combinaciones específicas de Bacillus y HMA, por lo tanto, estas interacciones son específicas de especie, y la actividad sinérgica ocurre únicamente cuando se co-inoculan los organismos adecuados.
Un estudio reciente que destacó dos especies compatibles analizó las interacciones entre Rhizophagus irregularis (HMA) y Bacillus velezensis (8). Se observó que B. velezensis colonizó las hifas del HMA casi cinco veces más rápido que las raíces de la planta, lo que permitió que la bacteria colonizara la planta con mayor rapidez. El HMA actuó como una autopista para que B. velezensis alcanzara la planta más rápidamente que si se desplazara por el suelo por sí sola. Este ejemplo resalta las interacciones beneficiosas entre HMA y bacterias, que potencian el desempeño de cada compañero y, en última instancia, mejoran la salud de la planta.
La co-inoculación del par adecuado de microorganismos representa una estrategia eficaz para mejorar la salud y la resiliencia de las plantas. Al aprovechar los efectos sinérgicos de los microbios beneficiosos, podemos fortalecer la salud general de las plantas y aumentar la eficiencia de cada microorganismo. De cara al futuro, la integración de estos aliados microbianos en nuestras prácticas agrícolas será fundamental para enfrentar los desafíos de un clima cambiante y una población global en crecimiento.
Los productos LALFIX START de Lallemand Plant Care combinan fijadores de nitrógeno clave —Rhizobium leguminosarum, Mesorhizobium ciceri y Bradyrhizobium elkanii— con Bacillus velezensis para aprovechar el potencial de este equipo beneficioso. Además, la combinación de LALRISE MAX y LALRISE VITA ha demostrado ser un dúo dinámico en la mejora de la salud vegetal, al unir las acciones de los HMA (hongos micorrízicos arbusculares) y B. velezensis.
1. H. Korir, N. W. Mungai, M. Thuita, Y. Hamba, C. Masso, Co-inoculation Effect of Rhizobia and Plant Growth Promoting Rhizobacteria on Common Bean Growth in a Low Phosphorus Soil. Front. Plant Sci. 08 (2017).
2. F. Bonilha Da Silva, J. Z. Barbosa, T. Tiecher, J. B. M. Borin, B. Treichel, E. L. Saccol De Sá, Species-dependent effect of rhizobacteria co-inoculation in legume plants: A global meta-analysis. Rhizosphere 30, 100869 (2024).
3. P. Xing, Y. Zhao, D. Guan, L. Li, B. Zhao, M. Ma, X. Jiang, C. Tian, F. Cao, J. Li, Effects of Bradyrhizobium Co-Inoculated with Bacillus and Paenibacillus on the Structure and Functional Genes of Soybean Rhizobacteria Community. Genes 13, 1922 (2022).
4. M. A. Khan, M. Hamayun, S. Asaf, M. Khan, B.-W. Yun, S.-M. Kang, I.-J. Lee, Rhizospheric Bacillus spp. Rescues Plant Growth Under Salinity Stress via Regulating Gene Expression, Endogenous Hormones, and Antioxidant System of Oryza sativa L. Front. Plant Sci. 12, 665590 (2021).
5. D. Jabborova, A. Kannepalli, K. Davranov, A. Narimanov, Y. Enakiev, A. Syed, A. M. Elgorban, A. H. Bahkali, S. Wirth, R. Z. Sayyed, A. Gafur, Co-inoculation of rhizobacteria promotes growth, yield, and nutrient contents in soybean and improves soil enzymes and nutrients under drought conditions. Sci. Rep. 11, 22081 (2021).
6. D. Chen, M. Saeed, M. N. H. A. Ali, M. Raheel, W. Ashraf, Z. Hassan, M. Z. Hassan, U. Farooq, M. F. Hakim, M. J. Rao, S. A. H. Naqvi, M. Moustafa, M. Al-Shehri, S. Negm, Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) and Arbuscular Mycorrhizal Fungi Combined Application Reveals Enhanced Soil Fertility and Rice Production. Agronomy 13, 550 (2023).
7. T. I. Wilkes, D. J. Warner, V. Edmonds-Brown, K. G. Davies, Species-Specific Interactions of Bacillus Innocula and Arbuscular Mycorrhizal Fungi Symbiosis with Winter Wheat. Microorganisms 8, 1795 (2020).
8. A. Anckaert, S. Declerck, L.-A. Poussart, S. Lambert, C. Helmus, F. Boubsi, S. Steels, A. Argüelles-Arias, M. Calonne-Salmon, M. Ongena, The biology and chemistry of a mutualism between a soil bacterium and a mycorrhizal fungus. Curr. Biol., S0960982224012302 (2024).
9. B. Nasslahsen, Y. Prin, H. Ferhout, A. Smouni, R. Duponnois, Mycorrhizae helper bacteria for managing the mycorrhizal soil infectivity. Front. Soil Sci. 2, 979246 (2022).
10. A. Nanjundappa, D. J. Bagyaraj, A. K. Saxena, M. Kumar, H. Chakdar, Interaction between arbuscular mycorrhizal fungi and Bacillus spp. in soil enhancing growth of crop plants. Fungal Biol. Biotechnol. 6, 23 (2019).
Publicado 28 mar 2025