Suelos Supresivos, Comunidades Microbianas del Suelo y Algo más Oscuro

Como en el caso de los animales y el propio ser humano, desde hace tiempo se sabe que en ciertos suelos, algunos cultivos parecen atesorar inmunidad frente a determinados patógenos, al contrario que en otros. Ya os hablamos hace algunos años de los denominados suelos supresivos. El siete de mayo de 2010 el boletín de noticias ScienceDaily divulgó la noticia de que tal efecto de supresión de patógenos era producto de la acción conjunta de varias especies de microbios rizosférico y no tan solo de uno, o unos pocos. En otras palabras, la acción simultánea de ciertos biotaxa de la rizosfera resultarían ser la que confiere tal inmunidad a la planta. Sin embargo, al navegar en el ciberespacio, he podido constatar que tal hecho era “más o menos conocido” con bastante anterioridad. Más aun, se han comercializado productos con diversas combinaciones de microorganismos que “dicen” generar tal efecto supresivo, al estilo de cómo nos inyectamos vacunas por las mismas razones. De nuevo, el ansia por patentar y comercializar nos guía por senderos oscuros de la indagación científica, dando lugar a noticias que obligatoriamente confunden al lector. Veamos pues la verdadera trama que subyace tras la mentada y confundente noticia.

Cultivo sobre Suelos Supresivos y no Supresivos. Fuente: Berkeley Lab

De acuerdo al siguiente enlace:

Los suelos supresivos son aquellos en los cuales el patógeno no consigue condiciones ideales para establecerse o persistir. Si bien el patógeno puede encontrarse y persistir en el suelo sus ataques no provocan daños o enfermedades importantes. Las principales características bióticas de los suelos supresivos naturales o inducidos son la alta tasa de actinomicetos y un elevado potencial de metabolismo y cometabolismo de los agentes vivos necesarios para la alta productividad de las tierras de cultivo. Esos suelos tienen microorganismos (Hongos, Bacillus, Pseudomonas, Streptomyces y levaduras) productores de elementos protectores contra fungosis, bacteriosis, virosis e insectos plaga.

Pues bien al leerla, se desmiente cualquier atisbo de novedad en la noticia ofrecida por las Universidades de Berkeleyy Wageningen (abajo os la mostramos).  Posiblemente, con anterioridad no se hubieran desvelado que bacterias concretas de la rizosfera inducen tal inmunidad. Ahora bien, se han detectados suelos supresivos en diversos ambientes, bajo determinados edafotaxa y cultivos concretos, por lo que presumiblemente existan numerosas combinaciones de especies que confieren esta propiedad. En otras palabras no puede descartarse que algunos tipos de suelos, o ciertas propiedades de los mismos, como albergar abundante materia orgánica con una baja razón carbono/nitrógeno, intervengan en tal inmunización, como se defiende en algunos de los enlaces que os estoy mostrando.

Comunidades microbianas en los agregados del suelo observados con luz ultravioleta. Fuente: Luebke-soil-microbes Fuente ibiblio org

Pero precisemos algo más. En la noticia que analizamos hoy, se vinculan los suelos supresivos con un instrumento comercial denominado PhyloChip que, ¿por casualidad?, fue desarrollado en la universidad de Berkeley. Tal chip dicen que permite identificar 59,000 tipos de microorganismos distintos (que no especies como apunta la noticia), ya sean bacterias o arqueas, en muestras de suelo, agua o aire, y sin necesidad de ser cultivadas en laboratorio. Al aplicarla a un área concreta, los investigadores implicados defienden que en los suelos supresivos analizados existían ciertas combinaciones concretas de 17 bacterias distintas de las ¡33,000! que detectó en chip en todos los suelos analizados.

PhyloChip.Fuente Barkeley Lab

Pues bien, de 59,000 identificaciones (hablamos de fragmentos de DNA, ¡que no de genomas completos!) distintas que permite este ¡aparatito!, 33,000 tipos distintos se me antojan una cantidad desorbitada para los escasos suelos analizados, si realmente el instrumento diera lugar a una identificación de buena parte de las comunidades microbianas del suelo. ¿Quién garantiza que cada secuencia genética corresponde inequívocamente a un tipo de bacteria y arquea, cuando el flujo horizontal de genes es muy elevado entre ellas?. La biodiversidad que atesoran los suelos puede ser inmensa, siendo tal muestra un fragmento de la población cuya representatividad desconocemos. Bien pudiera ser que los 17 presuntos culpables fueran de hecho inocentes, mientras que otra(s) no detectada(s) resultaran ser las beneficiosas.

De todo ello cabe sospechar, que el laboratorio aludido, se encuentre realizando una descarada campaña de propaganda con vistas a inducir un aumento en las ventas de su apareciado y laureado chip. Francamente, no puedo aseverar nada, empero la noticia se me antoja digna de ser analizada “bajo sospecha”. No se trataría de fraude sino de que las conclusiones que muestran no se derivan sólidamente de sus resultados. Y aquí nos topamos con los problemas que ya denunciamos de la ciencia tralacional.   No abundaré en el tema, aunque sí, os muestro fragmentos de otros sitios Web en los que se anuncian procedimientos para generar suelos supresivos. Eso sí no os creáis nada. Se trataría, “en el mejor de los casos” de potenciar las rizosferas de las plantas cultivadas con vistas a aumentar sus defensas ante los agentes patógenos.

pdf en el que se vincula la acción del procedimiento  BioBlast con los suelos supresivos. En el se puede leer, en la filmina denominada PGPR (Plant-Growth Promoting Rhizobacteria) lo siguiente:

Es el tratamiento y protección de suelos mediante biopotenciación de la rizósfera, sea esta por protección de organismos autóctonos o por la inoculación de microorganismos vivos. Los microorganismos colonizan la superficie de la raíz y se adhieren a la interfase del suelo. Rizobacterias libres y endófitas usan algunos mecanismos comunes para promover crecimiento de plantas y control de fitopatógenos. Las rizobacterias contribuyen a la fijación del nitrógeno, solubilización del fosforo, incrementan la biodisponibilidad del potasio y de elementos minerales para las plantas. Sus principales aportes están dirigidos también en la estabilización de la materia orgánica dotándola de características físico-químicas excepcionales. Las rizobacterias son antagónicas frente a organismos patógenos.

Los microorganismos que se inoculan o siembran para estimular el PGPR son: Géneros bacterianos: Pseudomonas spp, Streptomyces spp y Bacillusspp. (Subtillis, Cereus, Megaterium, Agglomerans), antagonistas de patógenos de raíz. Hongos: Fusarium spp, Tricoderma spp, Glioclaudium spp, Cladosporium spp. No patogénicos Beauveria spp, Metarhizium spp y Paecilomyces spp. Levaduras: Saccaromyces cerevisiae, Exophiala Jeanselmei y Trichosporo Pullalans.

Cada cual que extraiga sus propias consecuencias.

Juan José Ibáñez

It Takes a Community of Soil Microbes to Protect Plants from Disease

ScienceDaily (May 7, 2011) — Those vegetables you had for dinner may have once been protected by an immune system akin to the one that helps you fight disease. Scientists from the U.S. Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) and the Netherland’s Wageningen University found that plants rely on a complex community of soil microbes to defend themselves against pathogens, much the way mammals harbor a raft of microbes to avoid infections.

The scientists deciphered, for the first time, the group of microbes that enables a patch of soil to suppress a plant-killing pathogen. Previous research on the phenomenon of disease-suppressive soil had identified one or two pathogen-fighting microbes at work.

But the Berkeley Lab-led team found a complex microbial network. After analyzing soil from a sugar beet field that had become resistant to a pathogen that causes root fungus, the scientists found 17 soil microbes fighting to suppress the pathogen. They also determined that all of the microbes work together to reduce the incidence of fungal infection. Their discovery that plants use a tight-knit army of soil microbes for defense could help scientists develop ways to better protect the world’s food crops from devastating diseases.

«Individual organisms have been associated with disease-suppressive soil before, but we demonstrated that many organisms in combination are associated with this phenomenon,» says Gary Andersen of Berkeley Lab’s Earth Sciences Division. He conducted the research with fellow Berkeley Lab scientists Todd DeSantis and Yvette Piceno as well as several scientists from the Netherlands including Wageningen University’s Jos Raaijmakers. Their research is published in the May 5 issue of Science Express.

The Berkeley Lab and Dutch scientists analyzed soil from a sugar beet field in the Netherlands. Something in the soil suppressed the presence of the pathogen Rhizoctonia solani, which causes root fungus in beets, potato, and rice.

The sugar beets’ health followed the typical arc of plants in disease-suppressive soil: they enjoyed a few good years, then they succumbed to disease, followed by healthy beets again as pathogen-fighting microbes were activated and the soil became hostile to R. solani. To return the favor, the sugar beets funnel about a fifth of their photosynthetically captured carbon through their roots into the soil to fuel the microbes.

Disease-suppressive soils are quite common, and scientists have identified some of the microbes involved in this underground immune system. But they don’t know all of the microbes that participate.

To find out, the scientists used the PhyloChip, which is a credit-card sized chip that can detect the presence of 59,000 species of bacteria and archaea in samples of air, water, and soil without the need of culturing. It was developed at Berkeley Lab to rapidly identify not only the most common and abundant organisms in an environmental sample, but also very rare types that are present in extremely small numbers. It does this by comparing a DNA sequences unique to each bacterial species with over one million reference DNA targets on the chip. The PhyloChip has shed light on many environmental mysteries, such as what’s killing coral reefs near Puerto Rico and what degraded much of the oil from the Gulf of Mexico’s Deepwater Horizon spill.

In this case, soil samples from the sugar beet field were modified to exhibit six levels of disease suppression. DNA was isolated from the samples and sent to Berkeley Lab for analysis. The PhyloChip detected more than 33,000 bacterial and archaeal species in the samples, with all six having more or less the same types of bacteria.

But when the scientists looked at the abundance of bacteria in each sample, they found that each had a unique fingerprint. All of the samples in which disease was suppressed had a greater abundance of 17 unique types of bacteria. These included well-known fungal fighters such as Psuedomonas, Burkholderia, Xanthomonas and Actinobacteria. In addition, other types of bacteria that have no demonstrated ability to fight pathogens on their own were found to act synergistically to suppress plant disease.

Based on this, the scientists believe that an uptick in several bacterial types is a more important indicator of disease suppression than the presence of one or two bacteria that are especially good at killing pathogens.

«We now see that the complex phenomenon of disease suppression in soils cannot simply be attributed to a single bacterial group, but is most likely controlled by a community of organisms,» says Andersen. Their research will help scientists pursue unanswered questions about disease-suppressive soil: Do plants actively recruit beneficial soil microorganisms for protection against infection? And if so, how do they do it? It will also help scientists elucidate the mechanisms by which groups of soil microbes work together to reduce the incidence of plant disease. The research was supported in part by the California Environmental Protection Agency’s State Water Resources Control Board and the Rathmann Family Foundation.

Story Source: The above story is reprinted (with editorial adaptations by ScienceDaily staff) from materials provided by DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory.

Journal Reference: Rodrigo Mendes, Marco Kruijt, Irene De Bruijn, Ester Dekkers, Menno Van Der Voort, Johannes H. M. Schneider, Yvette M. Piceno, Todd Z. Desantis, Gary L. Andersen, Peter A. H. M. Bakker, and Jos M. Raaijmakers. Deciphering the Rhizosphere Microbiome for Disease-Suppressive Bacteria. Science, 2011; DOI: 10.1126/science.1203980