Un coctel de bacterias del suelo puede proteger las plantas de arroz

Los investigadores han encontrado que las plantas de arroz pueden soportar los daños por arsénico en el agua y el suelo y una enfermedad causada por hongos llamada añublo del arroz. Han descubierto que una combinación de microbios beneficiosos del suelo se puede aplicar a las plantas infectadas para aumentar sus defensas naturales.

Jonathon Cottone, un joven de Wilmington, Delaware, está trabajando con Harsh Bais, profesor asociado de las ciencias de las plantas y el suelo en la Universidad de Delaware (UD), en la investigación para ayudar a este grano de importancia mundial a soportar el estrés.

Recientemente, el equipo de UD encontró que cuando las plantas de arroz están sujetas a múltiples amenazas (incluyendo concentraciones crecientes de arsénico venenoso en agua y suelo, una preocupación urgente en el sudeste asiático, más una enfermedad fúngica llamada añublo de arroz) las plantas no están necesariamente pérdidas.

Más bien, los investigadores de la UD han demostrado por primera vez que una combinación de microbios beneficiosos del suelo se puede aplicar a las plantas infectadas para aumentar sus defensas naturales, combatiendo ambos problemas.

Los hallazgos, publicados en Frontiers in Plant Science, proporcionan nuevas evidencias sobre el beneficio potencial del “biostacking” – poner múltiples microbios juntos para proteger a las plantas del estrés. La investigación también presta más apoyo para un enfoque natural, libre de químicos para proteger un cultivo del que más de la mitad de la población mundial depende para su la alimentación.

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Un “cóctel de salud” para las plantas de arroz

“Queríamos ver si podíamos usar un enfoque combinatorio -un ‘cóctel de organismos’- que ayudaría a las plantas de arroz con dos tensiones simultáneas atacándolas”, dijo Bais, desde su laboratorio en el Instituto de Biotecnología de Delaware.

Además de Bais y Cottone, el equipo incluyó a Venkatachalam Lakshmanan, un ex investigador postdoctoral de UD que ahora trabaja en la Fundación Samuel Roberts Noble de Oklahoma.

Anteriormente, el equipo UD identificó dos especies de bacterias que vienen al rescate de las plantas de arroz cuando las plantas están bajo ataque. Los dos microbios habitan naturalmente la rizosfera, el suelo alrededor de las raíces de las plantas.

Pseudomonas chlororaphis EA105 puede desencadenar una defensa en todo el sistema contra el hongo del añublo, que destruye suficiente arroz para alimentar a unos 60 millones de personas cada año. EA105 inhibe la formación de la maquinaria de ataque del hongo, la appressoria, que actúa como un ariete, poniendo presión sobre una hoja de la planta hasta hacerle orificios.

Un segundo microbio, EA106, moviliza una placa de hierro, o escudo, para comenzar a acumularse en las raíces de las plantas de arroz cuando el arsénico está presente, bloqueando efectivamente la absorción del veneno.

“Lo que está ocurriendo en el sudeste asiático debido a los altos niveles de arsénico en el agua y el suelo ha sido llamado el mayor envenenamiento en masa de la historia”, dijo Bais. “El microbio EA106 tiene múltiples beneficios: el hierro que despliega bloquea el arsénico y este hierro, absorbido en el grano de arroz, podría ayudar a resolver otro problema de salud en muchos países en desarrollo: la deficiencia de hierro”.

En sus estudios de laboratorio con plantas de arroz cultivadas hidropónicamente, el equipo de UD trató las plantas con arsénico, luego las trató con EA105 y EA106. Siete días más tarde, infectaron las mismas plantas con el hongo del añublo. En el camino, examinaron las respuestas genéticas generales cuando se incorporó arsénico, bacterias beneficiosas y enfermedad fúngica. Los datos resultantes mostraron claramente que el cóctel microbiano podría reforzar las defensas de las plantas contra arsénico y el hongo del añublo”.

Pero hubo algunas sorpresas. Por ejemplo, los investigadores pensaron que si el arsénico era absorbido por plantas de arroz, ese veneno podría ser perjudicial para el hongo. Pero ese no era el caso. La capacidad del hongo para tolerar el arsénico es una historia directa de la evolución, según Bais. El hongo se ha vuelto más y más resistente al arsénico con el tiempo.

“Para prevenir la toxicidad del arsénico, pensamos que el hongo puso el arsénico en un ‘refugio’, almacenándolo en su vacuola, antes de que la toxina sea cargada al grano”, explicó Bais.