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Exploran los efectos de pesticidas y tratamientos con microorganismos en la salud del suelo agrícola

Cultivo de maíz con agricultura de conservación. (Foto: CIMMYT)
Cultivo de maíz con agricultura de conservación. (Foto: CIMMYT)

En la búsqueda de prácticas agrícolas más sostenibles y respetuosas con el medioambiente, un equipo de científicos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), en colaboración con investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México y la Universidad de Aarhus (Dinamarca) desarrollaron un estudio sobre los efectos no intencionados de pesticidas y tratamientos con microorganismos benéficos en la microbiota del suelo, es decir, el conjunto de microorganismos que lo habitan.

El estudio se centró en cultivos de maíz y cebada bajo prácticas de agricultura de conservación, un sistema de producción que destaca por su enfoque en la sostenibilidad y la preservación de la salud del suelo.

El experimento de campo se llevó a cabo en una de las estaciones experimentales del CIMMYT en Texcoco, Estado de México, y evaluó cómo los tratamientos aplicados a las semillas de maíz y cebada afectaron a las comunidades microbianas del suelo y las raíces durante el ciclo de crecimiento. Los tratamientos incluyeron una mezcla de pesticidas y productos comerciales que contienen microorganismos benéficos, conocidos como PBM (productos basados en microorganismos), los cuales han sido utilizados para controlar plagas y promover el crecimiento de las plantas.

“Este estudio se originó a partir de un ensayo que establecimos para determinar los mejores tratamientos de semillas aquí en el Batán. Investigadores de la UNAM utilizaron este ensayo para evaluar los efectos de los tratamientos de semillas en maíz y cebada sobre la salud del suelo. La principal conclusión es que tanto los tratamientos biológicos como los químicos de las semillas tuvieron un efecto mínimo sobre la vida del suelo, por lo que podrían usarse para proteger las plántulas sin mucho impacto ambiental”, comenta Simon Fonteyne, Líder de Agronomía para América Latina de CIMMYT.

De acuerdo con el estudio, solo se observó una reducción en la infección por Polymyxa (una especie de bacteria) en las raíces de la cebada, mientras que la microbiota general y la salud de las raíces se mantuvieron estables en ambos cultivos.

Esto destaca la complejidad de la interacción entre los insumos agrícolas y los sistemas biológicos del suelo, particularmente en entornos de agricultura de conservación, donde la labranza mínima y la retención de residuos favorecen la biodiversidad del suelo y el equilibrio ecológico. Los investigadores subrayan la importancia de seguir estudiando estos efectos para comprender plenamente cómo las prácticas agrícolas influyen en la biota del suelo.

Así, esta investigación proporciona información valiosa para futuros estudios y para los agricultores que buscan adoptar prácticas más sostenibles. La agricultura de conservación sigue siendo una alternativa prometedora para mejorar la resiliencia agrícola ante los desafíos climáticos y la degradación del suelo, pero comprender cómo interactúan los insumos con la microbiota del suelo es esencial para maximizar sus beneficios.

Para leer el estudio completo y conocer más detalles sobre los hallazgos, consulta el artículo original publicado por los científicos del CIMMYT y colaboradores aquí: https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2024.103653

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¿Qué es la microbiota de las plantas y por qué es importante estudiarla?

Maíz cultivado con agricultura de conservación. (Foto: Francisco Alarcón / CIMMYT)
Maíz cultivado con agricultura de conservación. (Foto: Francisco Alarcón / CIMMYT)

Una microbiota es el conjunto de microorganismos vivos que habitan en otro ser vivo. Entre ambos se establece una relación muy estrecha en la que generalmente se benefician mutuamente, pero también puede establecerse una relación neutra o incluso patógena. La microbiota intestinal de los humanos es un buen ejemplo de estos vínculos biológicos y, de forma similar, las plantas también tienen una microbiota, ya que viven en asociación con una gran variedad de microorganismos y estos tienen un gran efecto en su desarrollo y estado físico. 

La planta y su microbiota —o endófitos asociados (endófito que quiere decir “dentro de la planta”)—, pueden considerarse una sola entidad y, aunque se ha demostrado que la microbiota asociada a las plantas promueve el crecimiento de estas, la adquisición de nutrientes, la resistencia a las enfermedades y la tolerancia al estrés, aún falta mucho para tener una mejor comprensión de estos microorganismos y sus funciones, siendo este uno de los desafíos más importantes en la agricultura para mejorar los rendimientos de una manera sostenible.

Para conocer más sobre la funcionalidad de la microbiota de las plantas, particularmente de cultivos de gran relevancia como el maíz, un grupo de científicos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional, el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), y de la Universidad Autónoma de Tlaxcala (UATx) investigaron recientemente la estructura de la comunidad bacteriana en la rizosfera —zona del suelo cercana a las raíces de las plantas en donde se desarrolla la vida microbiana—, la raíz y el tallo de las plantas de maíz cultivadas bajo diferentes técnicas agrícolas a fin de conocer su efecto en el desarrollo de los cultivos. 

Las técnicas agrícolas utilizadas para cultivar maíz han cambiado con el tiempo para mejorar la calidad del grano y el rendimiento de los cultivos. Instituciones como el CIMMYT han estudiado intensamente cómo estas prácticas agrícolas afectan los rendimientos de los cultivos, así como la forma en que pueden alterar la comunidad microbiana del suelo. Sin embargo, se sabe menos cómo estas prácticas agrícolas, es decir, la aplicación de fertilizantes nitrogenados y el tipo de labranza, podrían afectar a la microbiota de las plantas.

“Descubrimos que, en las raíces, la aplicación de fertilizante nitrogenado afectó la estructura de la comunidad bacteriana, la funcionalidad del microbioma y la abundancia de genes involucrados en el ciclo del Nitrógeno, pero el efecto en la rizosfera y el tallo fue mucho menor”, señala el estudio en el que se analizó el ADN de la rizosfera y los endófitos de raíz y tallo, mismos que fueron comparados posteriormente con el apoyo de herramientas de bioinformática. 

Si bien, todavía no se ha desentrañado cómo los cambios en la composición bacteriana y la composición de los genes involucrados en el ciclo del Nitrógeno podrían afectar al desarrollo de las plantas o a los rendimientos de los cultivos, el estudio enriquece el conocimiento sobre el sistema de la comunidad de microorganismos de las plantas y cómo la afecta la aplicación de fertilización nitrogenada.

ASM Journals, Microbiology Spectrum, Vol. 10, No. 6
«Nitrogen Fertilizer Application Alters the Root Endophyte Bacterial Microbiome in Maize Plants, but Not in the Stem or Rhizosphere Soil», Authors: Alejandra Miranda-Carrazco, Yendi E. Navarro-Noya, Bram Govaerts, Nele Verhulst, Luc Dendooven
https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.01785-22