Micorrizas Arbusculares y Biofertilización: Nuevas Técnicas de Detección Ultra-Rápida

Como ya os comentamos en otros post: “las micorrizas forman un impresionante cableando en el interior del suelo”, empaquetándose junto al sistema radical de las plantas en espacios reducidísimos. Se trata pues de un asombroso entramado de la vida en el medio edáfico, y especialmente en la zona cercana a las raíces de las plantas. Hablamos pues de la rizosfera, un universos “dentro de otros universos”, bajo nuestros pies. Sin la presencia de estos hongos, en la biota edáfica, los ecosistemas actuales serían muy distintos. Las micorrizas incrementan enormemente la capacidad de exploración del suelo por las raíces, de una manera difícil de imaginar, ayudando a las primeras en la captura de agua y nutrientes por un laberinto indescifrable de poros. Su papel en la agricultura también resulta pues, obviamente beneficioso, disminuyendo en gran medida, con su presencia, la cantidad de fertilizantes inorgánicos (que tanto contaminan nuestro ambiente) que deben añadirse al suelo, con vistas a incrementar la producción de las cosechas. El conocimiento de estos hongos entra de lleno en lo que actualmente se denomina biofertilización. Recientes estudios parecen mostrar que nuevas técnicas basadas en la  espectroscopia infrarroja posibilitan una detección la detección de estos hongos, lo cual puede ayudar a potenciar su presencia.

Biofertilización y bioprotección mediante microorganismos rizosféricos. Fuente: Estación Experimental del Zaidín, CSIC Granada

Habrá que ser cautos, como veremos en la noticia del noticiero ARS que os exponemos abajo, con las promesas de la espectroscopia infrarroja. Sin  embargo, de tener éxito esta nueva tecnología, nos podría ayudar también a mejorar nuestra comprensión de estos simbiontes, tanto en los ecosistemas naturales como el los propios agroecosistemas. El suelo es un medio poroso heterogéneo opaco a una inspección visualmente directa. En consecuencia, todas las nuevas tecnologías que den cuenta de cómo funcionan sus entrañas son bien venidas, de ser eficaces. Esperemos que este sea el caso.

Ver también nuestro post: Micorrizas Arbusculares en Ecosistemas Áridos y Semiáridos. Libro de Libre Acceso en Internet

Juan José Ibáñez

Un método rápido de detectar los hongos beneficiosos

Por Don Comis; 8 de diciembre de 2010

La espectroscopia infrarroja puede detectar rápidamente los hongos beneficiosos en las raíces de plantas en el suelo, según científico del suelo Francisco Calderon con el Servicio de Investigación Agrícola (ARS).

El uso de este tipo de espectroscopia es una práctica establecida para el análisis rápido y preciso de la calidad de granos y de forraje, así como para otros usos agrícolas, en parte debido a los estudios por científicos del ARS, el cual es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés).

Pero Calderón, quien trabaja en la Unidad de la Zona Central de las Praderas para Investigación del Manejo de Recursos mantenida por el ARS en Akron, Colorado, es el primero en explorar la utilización de esta tecnología para detectar las asociaciones entre las raíces y los hongos en el suelo.

La capacidad de analizar rápidamente los suelos del campo para detectar la presencia de estos hongos beneficiosos, llamados las micorrizas, podría permitirles a los científicos a determinar cuáles de las rotaciones de cultivos u otras prácticas agrícolas con vistas a aumentar las poblaciones de las micorrizas. Esta información es importante nacionalmente para mejorar los rendimientos de cultivos, y es especialmente valiosa en las áreas semi-áridas tales como la Zona Central de las Praderas.

Los hongos micorrizas viven en una relación simbiótica con plantas. Los hongos alargan el alcance de las plantas absorbiendo nutrientes y agua que de otra manera serán fuera del alcance de las raíces de las plantas. A cambio, los hongos se alimentan de las fuentes de carbono provistas por las plantas.

Calderón dice que la prueba podría simplificar, acelerar y hacer más objetivas las medidas de las micorrizas en muestras de raíces comparadas con el método estándar de medir la población de micorrizas basada en observaciones visuales por microscopio. Calderon desarrolló la técnica con científicos del suelo Veronica Acosta-Martinez y Merle Vigil, quienes trabajan en laboratorios mantenidos por el ARS en Lubbock, Texas, y Akron, respectivamente. Otros colaboradores incluyen David Douds, quien es microbiólogo con el ARS en Wyndmoor, Pensilvania, y James Reeves, quien es químico con el ARS en Beltsville, Maryland.

Los científicos midieron la reflectancia de la luz infrarroja de muestras de raíces secadas y pulverizadas de zanahoria. Descubrieron que la quitina de las paredes celulares y los ácidos grasos en los hongos micorrizas tienen firmas espectrales distintas, absorbiendo la luz infrarroja en longitudes de onda diferentes de las muestras estándares de la quitina y los ácidos grasos, y diferentes de las muestras de raíces sin las micorrizas.

Los investigadores planean estudiar las propiedades espectrales de otras especies fúngicas asociadas con cultivos para descubrir si hay firmas espectrales universales para este grupo importante de organismos.

Los resultados de esta investigación han sido publicados en ‘Journal of Applied Spectroscopy‘ (Revista de Espectroscopia Aplicada).

Research Project: Dryland Cropping Systems Management for the Central Great Plains; Location: Akron, Colorado

Title: Mid-Infrared and Near Infrared Spectral Properties of Mycorrhizal and Non-Mycorrhizal Root Cultures

Authors: Calderon, Francisco; Acosta-Martinez, Veronica; Douds, David; Reeves, James; Vigil, Merle

Citation: Calderon, F.J., Acosta Martinez, V., Douds, D.D., Reeves III, J.B., Vigil, M.F. 2009. Mid-Infrared and Near Infrared Spectral Properties of Mycorrhizal and Non-Mycorrhizal Root Cultures. Journal of Applied Spectroscopy. 63(5)494-500.

Interpretive Summary: Mycorrhizal fungi can be very beneficial to crops because they grow into plant roots and aid in the absorption of nutrients and water from soil, which often results in increased crop yields. This study describes a possible new technology to detect mycorrhizal fungi in roots using infrared light, which can possibly simplify and speed up the measurement of mycorrhizae in field collected root samples.

Technical Abstract: We investigated the Fourier-transformed mid-infrared (MidIR) and near infrared (NIR) spectroscopic properties of mycorrhizal (M) and non-mycorrhizal (NM) Ri T-DNA transformed carrot roots with the goal of finding infrared markers for colonization by arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. The roots were cultured with or without the AM fungus Glomus intraradices under laboratory conditions. A total of 50 M and NM samples were produced after pooling subsamples. The roots were dried, ground, and scanned separately for the NIR and MidIR. The root samples were analyzed for fatty acid composition in order to confirm mycorrhizal infection and determine the presence of fatty acid markers. Besides the roots, fatty acid standards, pure cultures of saprophytic fungi, and chitin were also scanned in order to identify spectral bands likely to be found in M samples. Principal Components Analysis (PCA) was used to illustrate spectral differences between the M and NM root samples. The NIR achieved better resolution than the MidIR, because no pre-treatment was needed to get good resolution in the PCA analysis of the NIR data. Standard normal variate and detrending pretreatment improved the resolution between M and NM in the MidIR range. The PCA loadings and/or the spectral subtraction of selected samples shows that M roots are characterized by absorbances at or close to 400 cm-1, 1100-1170 cm-1, 1690 cm-1, 2928 cm-1, and 5032 cm-1. The NM samples had characteristic absorbances at or near 1734 cm-1, 3500 cm-1, 4000 cm-1, 4389 cm-1, and 4730 cm-1. Some of the bands that differentiate M from NM roots are prominent in the spectra of pure fungal cultures, chitin, and fatty acids. Our results show that mycorrhizal and nonmycorrhizal root tissues can be differentiated via MidIR and NIR spectra with the advantage that the same samples can then be used for other analyses.

Ver también nuestro post: Micorrizas Arbusculares en Ecosistemas Áridos y Semiáridos. Libro de Libre Acceso en Internet