En entornos naturales o tierras de cultivo, las plantas están íntimamente asociadas a microorganismos que viven alrededor o dentro de sus raíces. En el último tiempo, un creciente número de estudios demostró el profundo impacto de estos “bichos” en el crecimiento, desarrollo y supervivencia de las plantas en condiciones adversas, por ejemplo, mejorando la tolerancia a la sequía. Sin embargo, se desconoce la mayoría de los mecanismos genéticos y moleculares detrás de esa “alianza” vital. Ahora, un consorcio internacional, del que participaron investigadores de nuestra Fundación, descubrió cómo una bacteria que habita en el interior de la raíz mejora la tolerancia al estrés hídrico en varias especies vegetales, incluyendo algunas de importancia económica como trigo, tomate, y colza. El hallazgo podría propiciar el uso de bioinsumos de bajo costo en un contexto de cambio climático como el actual.  

La bacteria, Flavobacterium sp 98 (Flavo98), pertenece a un género que era conocido por causar enfermedades a peces de agua dulce. Pero desde hace algún tiempo se sabe también que otros miembros de la familia son una “ayuda oculta” para las plantas. Usando como modelo de estudio la planta Arabidopsis thaliana, el equipo de investigación liderado por la doctora en Ciencias Naturales Salma Balazadeh, de la Universidad de Gotinga, Alemania, descubrió que Flavo98 “coloniza los tejidos internos de la raíz, incluyendo la región vascular, y mejora el desarrollo de raíces laterales y de pelos radicales durante el estrés hídrico”, según revelaron en un artículo en Nature Plants.

Las raíces laterales son órganos multicelulares complejos que crecen a partir de la raíz principal de una planta, mientras que los pelos radicales son diminutas prolongaciones de la raíz, de una sola célula, que lo que hacen es aumentar la superficie de contacto para una mayor absorción de agua y nutrientes. “La bacteria estimula su formación y elongación y vimos que, incluso, mantiene ese beneficio cuando hay baja disponibilidad de agua, justo cuando las plantas normalmente apagan el desarrollo de estos pelos”, explica el doctor en Biología José Manuel Estevez, jefe de nuestro Laboratorio de Bases Moleculares del Desarrollo Vegetal y coautor del trabajo.

A nivel molecular, Flavo98 aumenta la presencia de la hormona etileno, que activa un mecanismo de señalización (llamado módulo ERF115/114–CEP5) que dirige el crecimiento de los pelos radicales, precisó Estevez.

Referente internacional en la biología de los pelos radicales, Estevez y la doctora en Ciencias Biológicas Victoria Berdion Gabarain, miembro de su laboratorio, fueron piezas centrales en el flamante estudio: la experiencia de ambos en el conocimiento e interpretación de los datos vinculados a estas estructuras de las raíces fue decisivo para conectar la acción de la bacteria con los mecanismos propios de la planta.

Impacto posible en la agricultura

La sequía es una de las mayores amenazas ambientales para la producción agrícola y la seguridad alimentaria y se prevé que sea cada vez más frecuente y severa:  se estima que triplicará la reducción en la producción vegetal media mundial para el último cuarto de este siglo (2075-2099) en comparación con el período 1850-1999. “Esto intensificará aún más la crisis alimentaria mundial, especialmente en los países en desarrollo. Por lo tanto, encontrar maneras de mantener (o aumentar) la productividad de los cultivos en zonas áridas se ha vuelto más urgente que nunca”, enfatizan los autores.

“Flavo98 podría usarse como bioinsumo de bajo costo y baja huella ambiental, aplicado a la raíz. Su efecto, que aparece en cultivos tan diversos como trigo, tomate, colza o camelina, ayuda a conservar el rendimiento de las semillas tras la sequía. Además, no tiene penalidades en la producción vegetal en condiciones óptimas, es compatible con otras bacterias benéficas (formulaciones que suman tolerancia a sequía y sanidad vegetal) y, al estimular la formación de más pelos radicales y raíces laterales, mejora la captación de agua y nutrientes, con potencial para reducir el uso de fertilizantes”, asegura Estevez.

Por otra parte, como el módulo ERF–CEP está conservado en muchas plantas, “también ofrece un blanco para mejoramiento o edición génica”, añade.

Por ahora, los resultados se obtuvieron en condiciones controladas y para poder llegar a aplicarlos en el campo hace falta validarlos en distintos suelos y climas, identificar las señales químicas que produce la bacteria y evaluar su desempeño dentro de comunidades microbianas complejas. Todos pasos que se convirtieron en prioridades para los autores, que ya planean cómo avanzar con la investigación.