El uso intensivo de fertilizantes químicos en la práctica agrícola tienen como objetivo obtener los máximos rendimientos de producción, generar mayores ganancias y satisfacer la demanda nutricional de la población (Plege-Tellechea et al., 2007). Sin embargo, se tiene como consecuencia paralela la persistencia de residuos de los agroquímicos en el medio ambiente, (agua, aire, suelo), aun en presencia de bajas concentraciones, representan un problema ambiental y de salud. (Molina-Morales et al., 2012).
Pseudomonas putida, por Dotti, en www.flickr.com
En la producción de maíz, arroz y trigo, el nutriente más importante es el nitrógeno (N2), que puede ser proporcionado mediante la aplicación de Urea (agroquímicos). La aplicación de urea en cultivos de maíz representa casi 30 por ciento de los costos de producción, y se ha reportado que sólo se aprovecha entre 40 y 60 por ciento del total aplicado, además, se producen pérdidas de urea mediante los procesos de volatilización, desnitrificación y lixiviación (Cassman et al., 2002).
Por otra parte, el empleo de plaguicidas como insumo agroquímico indispensable para la agricultura, representan una fuente de contaminación ambiental y generan efectos nocivos para la salud, este problema se incrementa cuando el uso es excesivo e incorrecto de estos químicos (Molina-Morales et al., 2012).
Afortunadamente existen estudios sobre los mecanismos de degradación de estos agroquímicos, uno de ellos es la degradación por microorganismo (bacterias) (Plege-Tellechea et al., 2007).
Una de las bacterias más estudias es Pseudomonas putida, que es capaz de utilizar plaguicidas e hidrocarburos como fuente de carbono y energía, el empleo de esta bacteria es una alternativa de biodegración importante para la restauración de suelos contaminados y ecosistemas acuáticos, P. putida es considerada una bacteria PGPR (Bacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal, por sus siglas en inglés).
Las PGPR son un grupo de bacterias que colonizan activamente la raíz de las plantas y generan un efecto benéfico, empleando diversos mecanismos de promoción del crecimiento vegetal como: la fijación de nitrógeno, producción de fitohormonas, mecanismos de biocontrol (reduciendo el crecimiento de microorganismos patógenos), biorremediadores (Molina-Romero et al., 2015).
Las sustancias que promueven el crecimiento vegetal son producidas por las bacterias rizosféricas y pueden influir directa o indirectamente sobre el metabolismo y fisiología de la planta (Bhattacharyya, Jha, 2012, Molina – Romero et al., 2015).
Por sus características metabólicas versátiles, las PGPR poseen un potencial biotecnológico para la formulación de inoculantes, definidos como la formulación constituida por un sustrato que contienen microorganismos vivos que ejercen un efecto benéfico a las plantas con las que interacciona.
Injecting P. putida inoculum into the rhizosphere of banana plants. Imagen tomada de
http://2014.igem.org/Team:Wageningen_UR/project/greenhouse
Una de las rizobacterias más investigadas es Azospirillum brasilense considerada como PGPR. El mecanismo de promoción del crecimiento más estudiado es la producción de fitohormonas como auxinas, citocininas y giberilinas, siendo el ácido indol-3-acetico (AIA) el de mayor importancia, también se ha explorado la capacidad para fijar nitrógeno, producir sideróforos y solubilizar fosfatos (Bhattacharyya y Jha 2012, Molina-Romero et al., 2015).
- putida es otra PGPR que presenta la capacidad metabólica de solubilizar los fosfatos inorgánicos que las plantas no son capaces de asimilar por sí solas. Y se ha reportado que en suelos con limitación de fosfato mejora la producción hasta en 70 por ciento. Además produce metabolitos secundarios que ayudan al control de fitopatógenos, y es considerada como un agente biorremediador (Babaloba, 2010).
Con los resultados generados a partir de estos estudios se han formulado y comercializado inoculantes (tipo biofertilizantes) con A. brasilense o A. lipoferum; estos inoculantes se han aplicado en cientos de miles de hectáreas principalmente en Latinoamérica (Fuentes Ramírez y Caballero-Mellado 2005).
En México se han generado empresas dedicadas a producir y comercializar biofertilizantes, entre las que ubicamos a Biofábrica Siglo XXI,que ha desarrollado productos como Azofer y Rhizofer
http://www.biofabrica.com.mx/about.html
Otros ejemplos de empresas son:
Biosustenta http://cosustenta.com/catalogo.html
Fertilizantes Mexicanos http://biofertilizantes.mx/index.html
Bio Orgánica Mexicana
http://www.bio-organica.com.mx
(Molina-Romero et al., 2015, p30).
Todas las empresas antes mencionandas ofrecen al agricultor una alternativa ecológica para incrementar la producción de sus cultivos, además de un impacto favorable a su economía, por los costos menores de estos productos en comparación con los fertilizantes químicos.
El empleo a gran escala de los biofertilizantes resulta atractivo a la práctica agrícola por el incremento en la producción de cultivos; además de ser una opción para cubrir la gran demanda actual de alimentos, así como por la reducción del uso de fertilizantes químicos y agroquímicos, impactando de forma directa en la reducción de la contaminación de los suelos agrícolas y mantos acuíferos (Molina-Romero et al., 2015, p30).
Bibliografía
- Plege-Tellechea, F., Sierra-Fonseca, J.A., Castillo-Sosa Y.A. (2007). Riesgos a la salud humana causados por plaguicidas. Tecnociencia Chihuahua, 1 (3): 1-6
- Molina-Morales, Y., Flores-García, M., Balza-Quintero, A., Benítez-Díaz P., Miranda-Contreras L. (2012). Niveles de Plaguicidas en aguas superficiales de una región agrícola del estado Mérida, Venezuela, entre 2008 y 2010. Rev. Int. Contam.Ambie, 28(4): 289-301.
- Cassman, K.G., Dobermann D.T., Walters. (2002). Agroecosystems, nitrogenuse efficiency, and nitrogen management. Ambio, 31: 132-140.
- Bhattacharyya, P.N. & Jha, D.K. (2012). Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): emergence in agriculture. World J Microbiol Biotechnol, 28: 1327-135
- Molina-Romero. D., Bustillos-Cristales M.R., Rodríguez-Andrade, O., Morales-García, Y.E., Santiago-Saenz, Y., Castañeda-Lucio, M., Muñoz-Rojas, R. (2015). Mecanismos de fitoestimulación por rizobacterias, aislamientos en América y potencial biotecnológico. Biológicas, 17: 24-34.
- Babaloba O.O. (2010). Benefical bacteria of agricultural importance. Biotechnol Lett, 32: 1559-1570.
- Fuentes-Ramírez, L.E. & Caballero-Mellado, J. (2005). Bacterial Biofertilizers. In: PGPR: Biocontrol and Biofertilization. Z.A. Siddiqui (Ed). Springer Science. Dordrecht The Netherlands, 143-172.