El microbioma de las semillas y sus posibles beneficios
El microbioma de las semillas. Fuente: Google imágenes
Ya sabéis que los suelos, son un inmenso reservorio de semillas. Pero a lo que vamos… Poco tiempo después que se comenzara a estudiar el microbioma humano, empezarona encontrarse comunidades microbianas merecedoras de tal calificativo por doquier. Ya conocíamos que, en diversos órganos y tejidos de los vegetales, aparecen esos conglomerados de bichitos, Y según los expertos, a menudo, favorecen la salud, y productividad de las especies vegetales, así como sus defensas inmunológicas. Como podéis ver abajo, algunos colegas las hacen equiparables con los probióticos que consumen muchos ciudadanos. Obviamente todo ello, ahonda en el conocimiento del consabido papel que desempeñan las rizosferas, incluidas las micorrizas. Al margen de los denominados microorganismos supuestamente beneficiosos, que ya fueron motivo de gran atención hace unos años, la novedad de las últimas indagaciones ha estribado en comprobar que las plantas poseen además de las defensas externas ya mentadas, otras internas, es decir que habitan en su seno. Lo mismo nos ocurre a los seres humanos y otros animales, ya que disponemos de un arsenal de bichitos benéficos en nuestra piel y/o flanqueando los orificios que nos conectan con el exterior, además de otros en el aparato digestivo.
Ahora, la primera nota de prensa que os reproduzco nos informa de los microorganismos que atesoran las propias semillas. No obstante, cabe advertir que “de todo hay en la viña del señor”, como dice el proverbio. En otras palabras, estos bichitos pueden ser beneficiosos, comensales sin importancia o simplemente patógenos. Sin embargo, esa indeseable “Tecnociencia” que ha devenido en “posverdad”, suele distorsionar los pros y los contras de cada hallazgo científico en función de los intereses de la industria actual o de los científicos que la llevan a cabo. Pues bien, en la primera nota de prensa, todo son parabienes. Tanto los periodistas, muchos tecnocientíficos, y empresas multinacionales actúan como si estuvieran en misa y repicando las campanas simultáneamente, eso sí, exclusivamente en su propio beneficio. Es decir, no puede ser que uno sea juez y parte al mismo tiempo. Empero la transición de la ciencia a la tecnociencia, ha generado que a “rio revuelto ganancia de pescadores”…. Sí ya lo sé, hoy estoy excediéndome al abrumaros con refrenes y proverbios. ¡sorry!.
Como botón de muestra, extraigo estas líneas de la nota de la primera nota de prensa que podréis leer abajo: “Los científicos han sabido por mucho tiempo que varios microorganismos asociados con las plantas contribuyen a su salud y productividad”. “Gracias al desarrollo mejorado de los métodos de secuenciación de alto rendimiento, los microbiomas de semillas de plantas se han estudiado cada vez más”. El equipo también encontró que las semillas de plantas eran un vector importante para la transmisión de microorganismos beneficiosos a través de generaciones (…) un importante vehículo de bacterias promotoras del crecimiento de las plantas (…) explorar más a fondo cómo las semillas de plantas pueden equiparse específicamente con microorganismos beneficiosos (….) base para desarrollar una alternativa sostenible a los insumos químicos, como los fertilizantes y pesticidas. Y es aquí en donde discrepo abiertamente. No se puede apelar a las bolas de cristal ni pretender adivinar el futuro, con vistas a conocer “a ciencia cierta” (vuelvo a las andadas otra vez) un potencial que apenas comenzamos a vislumbrar. Se trata de una noticia interesante que apenas muestra “la punta del iceberg” (otra vez, no me soporto ni yo mismo, mil perdones). Habrá que esperar a futuras indagaciones. ¿O se trata ahora de vender semillas previamente modificadas?, Espero que no, pero por si realmente fuera el caso…………
….seguidamente expongo otra nota de prensa en la que los “nos topamos con esos “lobos con piel de cordero” (¿¿??) que han logrado hacerse billonarios o trillonarios a costa de nuestra ingenuidad y su insaciable codicia, haciendo uso de la “Tecnociencia” y la “posverdad” más filibustera. Y así han contaminado nuestros cuerpos y lesionado gravemente la salud de la biosfera y sus suelos. Me refiero a la letanía de multinacionales agroindustriales, que engañaron a los ciudadanos con pesticidas, agroquímicos y semillas modificadas genéticamente (transgénicos). Monsanto, una de las empresas más odiadas por todos los ambientalistas, se viste de Mon-”Santa” y nos cuenta cómo iba a engañarnos, por enésima vez, vendiéndonos “aparentes” organismos eficientes que cambiarían la agricultura. Afortunadamente, Monsanto ha sido absorbida por la multinacional Bayern. Empero no nos hagamos ilusiones, ya que con toda seguridad, seguirán una tradición tan traidora como lucrativa. Ya sabéis: “bicho malo nunca muere”. En fin me callo, ¡debe ser la edad!. Uff vaya día tengo. Os dejo ya con las noticias y una selección de post previos, con la intención de que os percatéis de que si no se separa antes el grano con la paja….. (sin comentarios)
Juan José Ibáñez
Continúa…….
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“La Batalla contra el glifosato y las plantas transgénicas asociadas: ¿en su recta final? ”
Plant seed research provides basis for sustainable alternatives to chemical fertilizers
by Staff Writers; St. Paul MN (SPX) Mar 27, 2019
Recent advances in next-generation sequencing technologies have allowed scientists to access and assess previously undetectable plant microorganisms. Scientists have long known that various plant-associated microorganisms contribute to plant health and productivity but were unable to analyze them in plant seeds due to technical restrictions.
Thanks to the enhanced development of high-throughput sequencing methods, plant seed microbiomes have been increasingly studied.
In a study published in the fully open access Phytobiomes Journal, a group of scientists led by Tomislav Cernava utilized this new technology and were the first to assess the seed microbiomes of two successive plant generations of tomato plants, selected due to its importance to the human diet. The team identified and characterized microbial communities in different compartments of the tomato.
The research showed that seed endophytes (microorganisms found in inner seed tissues) have distinct compositions and harbor different beneficial bacteria. The team also found that plant seeds were an important vector for the transmission of beneficial microorganisms across generations. Notably, they found that the seed is an important vehicle of plant growth-promoting bacteria.
This novel discovery has an impact for the design of seed treatment. Cernava explains: «These findings provide a basis to further explore how plant seeds can be specifically equipped with beneficial microorganisms and provide the basis to develop sustainable alternative to chemical inputs, such as fertilizers and pesticides, in agriculture.»
La investigación de semillas de plantas proporciona una base para alternativas sostenibles a los fertilizantes químicos
por los escritores del personal
St. Paul MN (SPX) 27 de marzo de 2019
Los avances recientes en las tecnologías de secuenciación de próxima generación han permitido a los científicos acceder y evaluar microorganismos de plantas no detectables previamente. Los científicos han sabido por mucho tiempo que varios microorganismos asociados con las plantas contribuyen a su salud y productividad, aunque pero no pudieron analizarlos en sus respectivas semillas debido a limitaciones/restricciones técnicas.
Gracias al desarrollo mejorado de los métodos de secuenciación de alto rendimiento, los microbiomas de semillas de plantas se han estudiado cada vez más.
En un estudio publicado en el Phytobiomes Journal, de acceso totalmente abierto, un grupo de científicos liderado por Tomislav Cernava utilizó esta nueva tecnología y fue el primero en evaluar los microbiomas de semillas de dos generaciones de plantas de tomate, seleccionadas por su importancia para la dieta humana. El equipo identificó y caracterizó las comunidades microbianas en diferentes compartimentos del tomate.
La investigación mostró que las semillas endófitas (microorganismos que se encuentran en los tejidos internos de las semillas) tienen composiciones distintas y albergan diferentes bacterias beneficiosas. El equipo también encontró que las semillas de plantas eran un vector importante para la transmisión de microorganismos beneficiosos a través de generaciones. En particular, encontraron que la semilla es un importante vehículo de bacterias promotoras del crecimiento de las plantas.
Este nuevo descubrimiento tiene un impacto en el diseño del tratamiento de semillas. Cernava explica: «Estos hallazgos proporcionan una base para explorar más a fondo cómo las semillas de plantas pueden equiparse específicamente con microorganismos beneficiosos y proporcionan la base para desarrollar una alternativa sostenible a los insumos químicos, como los fertilizantes y pesticidas, en la agricultura».
Research Report: Tomato Seeds Preferably Transmit Plant Beneficial Endophytes
El microbioma de las raíces aumenta la inmunidad de las plantas
El microbioma vegetal podría aumentar un 10% la producción de los cultivos
Microbioma: los secretos ocultos de las plantas
Esto sí que puede llamarse propaganda encubierta. Puro marketing comercial.
Microbioma: Los Secretos Ocultos de las Plantas. Cristian Mira SEGUIR ; 21 de octubre de 2017. LA NACION – Crédito: Rodrigo Néspolo
Sin un microscopio nadie los ve. Son invisibles para el ojo humano. Se trata de los microbios, seres vivos unicelulares que interactúan con todo lo que tienen a su alrededor, sean seres humanos, plantas o suelos. Para la agricultura pueden llegar a ser una de las fuentes de innovación más importantes de los próximos años, según afirman los expertos.
Ése es el foco de Indigo, una empresa que nació como start up hace tres años en Estados Unidos, y que acaba de abrir en la Argentina su primera oficina en el exterior. «Era muy conocido en el ser humano el funcionamiento del microbioma, el conjunto de microbios que viven en nuestro cuerpo, pero la agricultura no era un área tan explorada», explica Ponsi Tirvisvavet, una ex ejecutiva de Syngenta que está a cargo de las operaciones de la compañía. «Nos especializamos en el microbioma de la planta, en los microorganismos que viven en ella», añade. El origen de Índigo se remonta a 2011 cuando una sequía afectó a los cultivos de algodón en Texas. «Vimos que en un mismo lote había plantas con igual genética que algunas que habían sufrido y otras estaban bien. Descubrimos que la diferencia estaba dentro de los microorganismos de las plantas. Los individualizamos para ponerlos en las semillas. Cuando germinaron, los rendimientos del cultivo fueron 11% superiores en aquellos cultivos que tenían esos microrganismos de aquellos que no los tenían«, agrega. Esa experiencia en algodón fue replicada en trigo y los rendimientos fueron 16 por ciento más elevados. También se llevaron adelante con soja y maíz, con resultados similares.
Carlos Becco, otro ex ejecutivo de Syngenta y Monsanto, ahora a cargo de la oficina argentina de Indigo se entusiasma: «contamos con una «librería» de 70.000 microorganismos identificados, es la más grande del mundo». Esa base de datos es comparada con las características de los cultivos y cuando hay correspondencia entre las funciones buscadas se inicia el camino de la experimentación a campo. El objetivo final es el tratamiento de semillas. «En el pasado, los microbios protegían las plantas donde vivían, pero con el transcurso de los años se fueron perdiendo por distintas razones, entre ellas el uso de los fungicidas y otros productos, estamos volviendo a lo natural«, añade Ponsi. Según explican, los diferentes productos que desarrollan mediante esta tecnología tienen como objetivo enfrentar el estrés hídrico y el calórico, alcanzar la eficiencia en el uso de los nutrientes y adaptarse a la salinidad. «A futuro pensamos en la defensa de los insectos», dice Ponsi.
En la Argentina, lanzaron un producto para el tratamiento de semillas en soja y lo harán con el maíz. Para la próxima campaña agrícola tienen proyectados presentar desarrollos en trigo y algodón. «Tenemos en evaluación 15 nuevos productos para los próximos años», añade Becco. (…)
Por: Cristian Mira
Revestir semillas con microbios podría mejorar la producción de las cosechas
Investigadores ensayan más de 2.000 tipos de coberturas microbianas para semillas en medio millón de lotes de prueba en EE.UU.
Nathan Cude abre la tapa de un recipiente blanco de plástico con una etiqueta que dice Q8R, que contiene una de las cientos de muestras de tierra arable de EE.UU. con las que lidiará durante el año. La tierra café oscura en su interior parece sin vida, pero el microbiólogo de Novozymes sonríe y pronuncia una de sus frases favoritas: una cucharadita de tierra contiene unos 50.000 millones de microbios que representan hasta 10.000 especies distintas. El número de organismos en el recipiente sobrepasa al número de personas que han vivido sobre la Tierra.
Las comunidades de bacterias y hongos que viven en el suelo son cruciales para las plantas. Les ayudan a absorber nutrientes y minerales del subsuelo y pueden incluso extender los sistemas de las raíces, dándole a la planta más acceso o agua y alimento. Los microorganismos del suelo también ayudan a las plantas a crecer, a tolerar el estrés, a aumentar su respuesta inmunológica y protegerse de plagas y enfermedades.
Ahora, científicos en empresas agrícolas están hurgando entre la tierra, como si buscaran oro, para encontrar exactamente qué microbios son los que hacen que ciertos cultivos crezcan mejor. Las firmas Novozymes y Monsanto están a la cabeza en este campo, recubriendo las semillas con microbios, plantándolas en granjas en todo EE.UU. y examinando los cultivos para ver cómo les va. Ambas empresas, a través de su Alianza BioAg, acaban de terminar el primer programa mundial de ensayos en campo de semillas recubiertas de microbios promisorios. En el pasado otoño cosecharon varios tipos de cultivos, cuyas semillas fueron recubiertas con más de 2.000 capas de microbios diferentes, y plantadas en 500.000 lotes de prueba entre Luisiana y Minnesota, y han estado ocupados analizando los resultados. Los investigadores dieron a Scientific American un primer vistazo de sus operaciones y aspiraciones.
En 2015 Monsanto y Novozymes plantaron semillas recubiertas con más de 2.000 tipos de microbios distintos en unos 500.000 lotes de prueba en el centro y sur de EE.UU., para ver si alguno de los organismos ayudaba a los cultivos a crecer más fuerte y grande.
Eventualmente, tales productos agrícolas podrían reducir en gran medida el uso de fertilizantes y pesticidas, aliviar la carga que la agricultura impone sobre el medio ambiente, y potencialmente reducir costos e incrementar las cosechas del agricultor. La investigación es el comienzo de un ambicioso movimiento para reemplazar la química con la microbiología en el sector de la agricultura.
Las pruebas de campo son la clave. “No existe nada que traduzca un resultado de invernadero en uno de campo”, dice Thomas Schäfer, vicepresidente de investigaciones biológicas-agrícolas en Novozymes, y jefe de Cude. “Porque es algo tan complejo, que debemos ensayar las semillas directamente en el terreno de campo”.
Una creciente necesidad
Para 2050 se predice que la población mundial será de 9.000 millones. Con más bocas que alimentar, los cultivos tendrán que rendir casi el doble. El cambio climático no está ayudando: las sequías, inundaciones, salinidad en aumento y erosión de suelos conspiran para crear condiciones de crecimiento más hostiles. Muchas plagas y patógenos están desarrollando resistencia a los pesticidas. Los fertilizantes químicos no solo resuelven el problema parcialmente, sino que pueden estar contribuyendo a las enfermedades humanas y amplificando los brotes de algas nocivas en océanos y ríos. Los científicos esperan que los microbios aporten una alternativa viable.
Esa solución también podría alterar las economías de las grandes empresas agrícolas. El mercado actual de productos biológicos para el control natural de plagas, extractos de plantas e insectos benéficos es de $1.800 millones —una fracción de los $240.000 millones que dejan los fertilizantes y pesticidas tradicionales, según la alianza. Monsanto cree que el mercado de microbios puede crecer enormemente. Los microbios tienen ciclos de desarrollo más rápidos y menos obstáculos regulatorios que otros productos agrícolas, los cuales pueden demorar entre 10 y 14 años para pasar de idea a mercado. Y si el amplio uso de los microbios aminora la dependencia de fertilizantes y pesticidas, también podría disminuir la desconfianza del público hacia la agricultura industrial.
La noción de la bioagricultura no es nueva. En 1888 el microbiólogo holandés Martinus Beijerinck descubrió que las raíces de las plantas leguminosas estaban habitadas por una bacteria llamada rizobio, que podía tomar nitrógeno del aire y convertirlo en una forma que las plantas pudieran usar. Desde entonces, los agricultores y jardineros han estado rociando paquetitos de rizobio sobre sus arvejas y frijoles. Uno por uno, otros microbios han sido transformados en productos como biofungicidas y biopesticidas. Pero solo hasta que las nuevas herramientas de secuenciación de ADN, los investigadores pudieron ver el vasto y complejo microbioma, conocido como la rizosfera, que habita en o alrededor de las raíces de las plantas. Un informe de 2012 de la Academia Americana de Microbiología titulado Cómo los microbios pueden ayudar a alimentar al mundo, proponía que utilizar este recurso podría generar productos que “aumenten la productividad de cualquier cosecha, en cualquier ambiente, de una forma responsable y económicamente viable”.
La parte difícil es descubrir cuáles de los miles de millones de miembros de la rizosfera estudiar primero. Novozymes envía grupos de investigadores a recolectar muestras de tierra en fincas privadas, que luego son analizadas en los laboratorios de la empresa en Research Triangle Park, N.C., donde trabajan científicos como Cude. Aunque cada muestra podría contener billones y trillones de microorganismos, solo un uno por ciento crecerá en el laboratorio. Aquellos que lo logran, se materializan en placas Petri, produciendo una deslumbrante gama de colores y formas: delgadas rayas azul índigo, un asterisco borroso gris carbón, gotitas amarillo mostaza, o una mancha rojo sangre gigante. El genoma de cada microbio se secuencia y se chequea contra una base de datos de patógenos conocidos; cualquier concordancia se descarta, mientras que el resto pasa a la siguiente fase.
Los investigadores prueban los contenedores restantes para ver si se pueden usar de alguna de dos formas: como inoculantes, que ayudan a que las plantas absorban nutrientes, o productos de control biológico que ayuden a proteger contra plagas y enfermedades. Una de las pruebas examina si los microbios ayudan a la raíz a absorber mejor nutrientes tales como el nitrógeno, o si descomponen los fosfatos del suelo inorgánico para que las plantas los puedan utilizar. Otra prueba determina si los microbios finalistas pueden ofrecer protección contra plagas que atacan a las plantas. Por ejemplo, los nemátodos parásitos causan más de $120.000 millones en daños a las plantas de todo el mundo. Jennifer Petitte, una zoóloga que trabaja en Novozymes, me muestra una placa Petri llena de estas lombrices diminutas, apenas visibles al ojo humano, retorciéndose. Petitte coloca porciones de los microbios promisorios encima, para determinar si alguno es capaz de paralizar o matar a la plaga.
Ampolletas que contienen los mejores candidatos microbianos viajan calle abajo hasta otro laboratorio de Novozymes, donde son cultivados en frascos grandes, llenos con distintas fórmulas de ricos caldos, que van desde amarillo pálido a ámbar, a casi negro. Bill Throndset, un fisiólogo de microbios en Novozymes, me explica que el contenido exacto de las botellas es un secreto comercial, “como la receta de Coca-Cola”. Ninguno de los microorganismos está genéticamente modificado o fabricado. Simplemente son derivados y cultivados a partir de las muestras de tierra. Después de que cada lote ha sido cultivado en su medio favorito, es criopreservado y almacenado, de la misma forma que los huevos y la esperma son guardados en los bancos. Necesitarán estar vivos y saludables cuando llegue la primavera y sean aplicados a las semillas, para que cuando las semillas germinen, se puedan convertir en parte de la rozosfera tan pronto como la planta eche raíces. “Básicamente solo tenemos un experimento al año, por lo que tenemos que hacerlo bien”, dice Throndset.
Poco antes de la temporada de crecimiento, los microbios son enviados a las instalaciones de Monsanto en Saint Louis, donde son rociados sobre las semillas en grandes ollas de acero, como si fueran contenedores gigantes de palomitas de maíz. En 2014 Monsanto plantó semillas recubiertas con cientos de cepas de microbios en 170.000 lotes, algunos de tres por tres pies, hasta otros más grandes de tres por 10. En 2015 la compañía expandió el experimento a más de 2.000 tipos de microbios en 500.000 lotes. Al lado de cada lote de prueba, Monsanto plantó un lote de control con semillas que no están tratadas con microbios, creando un efecto de tablero de damas en varias partes del sur y el centro de EE.UU.
Más granos por acre
En octubre y noviembre de 2015 los investigadores recolectaron los cultivos y comenzaron a trabajar en los números para determinar si algunos microbios habrían significado una diferencia. La mayoría de los 2.000 revestimientos resultaron no tener efecto alguno sobre los cultivos. Pero cinco de ellos sí aumentaron el rendimiento del maíz en un promedio de cuatro o cinco bushels (un bushel equivale a 35,24 litros) por acre, y el de la soya en 1.5 bushels por acre.
Estos resultados tempranos “se ven estupendos” dice Jeff Dangl, un científico de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill que estudia el microbioma de las plantas y no está involucrado en los experimentos. “No obstante, los experimentos de campo deben llevarse a cabo por siete años antes de que nadie crea en ellos. Después de ver información acumulada a lo largo de varios años sí podemos tener un cuadro más completo de qué microbios están haciendo qué”.
No obstante, la alianza dice que planea lanzar uno de los cinco microbios para 2017—un inoculante basado en hongos hallados en la tierra del campo de maíz. Schäfer, de Novozymes, admite que incluso con todas las pruebas de laboratorio, él y sus colegas aún usan hipótesis fundamentadas a la hora de escoger qué microbios enviar a las pruebas de campo. Él espera que después de múltiples ciclos de pruebas, comenzarán a verse patrones que les ayuden a predecir qué cepas de microbios benefician a los cultivos. La alianza pondrá a prueba nuevamente miles de cepas en 2006.
Liberar microorganismos en nuevos ambientes, especialmente cuando el producto final va a parar a nuestra cocina, puede disparar preocupaciones, algunas más válidas que otras. Por ejemplo, según Dangl, es posible que jugar con el medio microbiano podría afectar el sabor de un cultivo particular, de la misma forma en que se sabe que la composición de la tierra influencia el sabor del vino. También existe el riesgo de que el revestimiento de las semillas, como tantos agentes aplicados a un lote de cultivo, pueda disolverse y pasar a contaminar el siguiente cultivo. Algunos proponentes no piensan que haya nada de malo en que los cultivos compartan estos “probióticos de plantas”, ya que, si no son benéficos tampoco tendrán efecto.
Gwyn Beattie, profesora de biología de la Universidad Estatal de Iowa en Ames, y una de las autoras del informe de la Academia Americana de Microbiología, ha estado siguiendo los esfuerzos de Novozymes durante años. Ella opina que la preocupación principal no es necesariamente que los nuevos microbios se expandirán a otras cosechas, sino que no se quedarán el tiempo suficiente para hacer su trabajo con las raíces de las plantas. “Mi analogía es que si uno mete una persona a la vez dentro de la ciudad de Nueva York, la gran mayoría de la gente allí no cambiará a Nueva York. Cada tanto llegará uno que cambiará el mundo, pero eso no es probable que suceda”, dice Beattie.” Es lo mismo que pasa dentro de una comunidad microbiana. Introducir organismos raramente tiene un impacto, y esa es la frustración más grande”. Como resultado, añade, siempre habrá necesidad de pesticidas y fertilizantes químicos, pero tal vez en menores cantidades, una vez los microbios hayan sido agregados a la mezcla.
La naturaleza transitoria del miobioma es una de las razones por las cuales Novozymes y Monsanto están ensayando en el campo semillas recubiertas de microbios, en lugar de usar otras aplicaciones como sprays o inmersiones de la raíz. Tratar a las plantas cuando están germinando y brotando, incluso si los efectos son fugaces, podría encaminarlas a ser más saludables a medida que crecen. Aunque a Schäfer le encantaría hallar un solo microbio taquillero, sus científicos también comienzan a entender que mayores beneficios podrían venir de grupos de microbios trabajando en concierto. Con miles de especies en un gramo de tierra, las combinaciones posibles son interminables. En este momento prueban una por una especie, y esperarán hasta que tengan suficiente información sólida sobre estos individuos, antes de ponerse a ensayar combinaciones.
A pesar de los retos, Schäfer asegura que los microbios están posicionados para tener un impacto duradero en la agricultura moderna. Los productos microbianos existentes, tales como el Met52 de Novozymes, un hongo que limita el gorgojo de la vid, ya se usan en millones de acres; si el revestimiento de semillas se populariza, ese número podría dispararse. Las dos firmas piensan que para 2025 los productos de bioagricultura se usarán hasta en 500 millones de acres, es decir el 50 por ciento de la tierra arable de EE.UU. “Empresas como Monsanto, Bayer, Syngenta y BASF están trabajando con microbios porque creen que la tecnología tiene el potencial de reducir la química y permitirnos vivir más sustentablemente”, dice Schäfer.
Marla Broadfoot es una escritora freelance en Wendell, N.C., y tiene un doctorado en genética.