Una asociación benéfica para el arroz

Los resultados de una investigación desarrollada por la cátedra de Bioquímica en arroz demostraron que la asociación planta-bacteria fijadora de nitrógeno sería la clave para lograr una mayor calidad y rendimiento del cultivo sin alterar el ecosistema.

El arroz ocupa el tercer lugar como cultivo alimenticio mundial y el primero en países del tercer mundo. Es, como todas las plantas, autosuficiente para la asimilación de carbono (fotosíntesis) pero no lo es para otros elementos como el fósforo, el azufre, el potasio, y el nitrógeno, que debe incorporar del suelo. El nitrógeno es el que principalmente está asociado a la productividad de los cultivos. El nivel nutricional de los granos de arroz es bajo en proteínas, debido a que generalmente es cultivado en suelos pobres. En estos suelos la fertilización mineral es la práctica acostumbrada, aunque puede provocar efectos negativos como la contaminación de cursos de agua. La biofertilización, que se define como el suministrar a las plantas algún nutriente que ellas necesiten para su crecimiento mediante un proceso biológico en el que intervienen diferentes microorganismos, sería, entonces, un mecanismo menos agresivo para el ambiente.

Son conocidos los estudios realizados que demostraron la simbiosis entre rizobios y leguminosas. Investigadores de la cátedra de Bioquímica de la Facultad de Agronomía intentan desarrollar un modelo similar para el arroz. Bacterias de los géneros Azospirillum y Herbaspirillum, dos bacilos que colonizan naturalmente campos de este cultivo resultan prometedoras, en particular durante las fases iniciales del crecimiento de las plantas. Encontraron que se producía una relación asociativa, donde las bacterias mantienen su morfología y su funcionalidad y actúan como fijadoras de nitrógeno, el que queda así disponible para las plantas. Demostraron que esta fijación es dependiente de cadenas carbonadas, sean estas exógenas (agregadas al medio de cultivo) o endógenas (suministradas por el vegetal).

El propósito de los investigadores es que se logre un máximo aprovechamiento del nitrógeno que provee la bacteria y que si ésta necesita algún compuesto de la planta, ésta produzca más de aquel y pueda así abastecer al microorganismo. Una vez detectados los compuestos claves para la asociación, el objetivo es trabajar biotecnológicamente para que éstos tengan una mayor producción. Actualmente están analizando cómo reducir el efecto patogénico del Herbaspirillum, que a diferencia del Azospirillum, se introduce en los tejidos de la planta. Se realizaron experimentos comparativos entre plantas inoculadas y plantas control en los que se observó un incremento de ciertos compuestos en las plantas inoculadas y están tratando de definir si este aumento se debe a una asociación benéfica donde éstos funcionarían como alimento para las bacterias o si están relacionado con mecanismos de defensa de la planta, en caso de que reconozca a la bacteria como patógeno. (¨Influencia de la fuente nitrogenada en los niveles de ácidos orgánicos presentes en plantas de arroz¨. Matías Curzi, Gustavo Trinchero y Eduardo Pagano. Cátedra de Bioquímica, Facultad de Agronomía, UBA. XI Reunión Latinoamericana de Fisiología Vegetal – XXIV Reunión Argentina de Fisiología Vegetal- I Congreso Uruguayo de Fisiología Vegetal. Punta del Este, Uruguay. 20-25 de octubre de 2002.)

Al mismo tiempo, se busca que este aprovechamiento del nitrógeno se traduzca en un aumento de la calidad y rendimiento del cultivo. (¨Efectos de la inoculación con Azospirillum brasilense en plántulas de arroz (Oryza sativa)¨. Gaetano A. M.; Ribaudo C.; Curzi, M.; Pagano E.; Curá J. Cátedra de Bioquímica, Facultad de Agronomía, UBA. 3ra Conferencia Internacional de Arroz de Clima Templado. Punta del Este, Uruguay. 10-13 de marzo de 2003.) El grupo de investigadores posee antecedentes en trabajos sobre maíz en los que hallaron un mayor contenido de nitrógeno en las plantas inoculadas, el que se relaciona con un aumento en las actividades de las enzimas del metabolismo nitrogenado de las plantas. (Response of Zea mays to the inoculation with Azospirillum on the nitrogen metabolism under greenhouse conditions. Ribaudo C. M.; Rondanini D. P.; Curá J. and Fraschina A. Biología Plantarum 44 (4). 651-654-2001.)

Paralelamente a la respuesta en el metabolismo nitrogenado, detectaron también, una promoción en el crecimiento de las plantas, lo que dio lugar a una nueva línea de trabajo, en la que comprobaron la existencia de una relación hormonal entre planta y bacteria relacionada con la modificación de la expresión de ciertos genes del metabolismo del etileno.

Métodos utilizados:

• Microbiológico: desarrollo del cultivo de bacterias, mantenimiento de las cepas, y determinación del número de inóculo.
• Análisis químicos y bioquímicos: medición de contenido de nitrógeno, azúcares solubles, clorofila, etc. , actividad nitrogenasa y de metabolitos por cromatografía gaseosa, medición de actividades enzimáticas y de producción de hormonas.
• Biología molecular: análisis de la expresión de genes mediante técnicas tradicionales como Western y Northern-blot y RT-PCR, expresión diferencial de genes (differential display), transformación de callos de arroz por Agrobacterium.

Proyecto de Investigación UBACyT

• Mejora de la respuesta a la biofertilización en arroz mediante herramientas biotecnológicas

  Director: Dr. Eduardo Pagano
  Equipo de investigación: Dr. Alfredo Curá, Lic. Claudia Ribaudo, Ing. Agr. Mariana López, Ing. Agr. Hernán Ghiglione, Matías Curzi, Andrés Gaetano, Máximo Tamburrino, Gustavo Vasallo y Máximo Delacre.