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En la búsqueda de alternativas más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente en la agricultura, los científicos han dirigido su atención hacia los microorganismos endófitos. Estos diminutos seres vivos no solo establecen una simbiosis beneficiosa con las plantas, sino que también ofrecen una solución efectiva para proteger tus cultivos.
Al habitar el interior de las plantas, los microorganismos endófitos desencadenan enfermedades específicas en los insectos fitófagos, debilitándolos y reduciendo su capacidad para causar daño a los cultivos. Este enfoque proporciona una solución efectiva y selectiva para proteger tus cultivos sin afectar a otros organismos no objetivo, como los polinizadores y los insectos benéficos.
Además, la presencia de microorganismos endófitos en las plantas fortalece su sistema inmunológico y mejora su resistencia a enfermedades causadas por otros patógenos. Estos microorganismos estimulan respuestas de defensa en las plantas, desencadenando la producción de compuestos bioactivos y el fortalecimiento de las barreras físicas y químicas.
La utilización de microorganismos beneficiosos como una solución efectiva para proteger tus cultivos no solo garantiza la salud de tus plantas, sino que también contribuye a la preservación del medio ambiente y la promoción de prácticas agrícolas sostenibles. Al reducir la dependencia de productos químicos sintéticos, se minimiza el impacto negativo en la biodiversidad y se fomenta un equilibrio ecológico saludable en los campos de cultivo.
¿QUÉ SON LOS MICROORGANISMOS ENDÓFITOS?
Los microorganismos endófitos son microorganismos que colonizan los tejidos internos de las plantas durante parte de su ciclo de vida sin causar enfermedades ni síntomas visibles de daño. Estos microorganismos pueden ser bacterias, hongos, virus u otros organismos unicelulares.
Los microorganismos endófitos establecen una relación simbiótica o mutualista con las plantas, lo que significa que ambas partes se benefician de la interacción. A cambio de un ambiente protegido y nutrientes suministrados por la planta, los endófitos proporcionan una variedad de beneficios que promueven el crecimiento y la salud de las plantas.
Los microorganismos endófitos son capaces de colonizar diferentes tejidos de la planta, como hojas, tallos, raíces, semillas e incluso tejidos reproductivos. Pueden residir en el interior de las células vegetales o en espacios intercelulares.
La presencia de microorganismos endófitos en las plantas es bastante común y se ha descubierto que están presentes en una amplia gama de especies vegetales, incluyendo árboles, hierbas, arbustos y cultivos agrícolas.
A medida que se ha investigado más sobre los microorganismos endófitos, se ha descubierto que desempeñan un papel importante en el funcionamiento de los ecosistemas.
Contribuyen a la biodiversidad, promueven la resistencia de las plantas a enfermedades y estrés ambiental, mejoran la absorción de nutrientes y participan en la fijación de nitrógeno.
Modos de acción de las bacterias endófitas:
Toxinas bacterianas: Las bacterias endófitas destacan por su capacidad de producir toxinas letales para los insectos. Estas toxinas, presentes en diferentes formas, desempeñan un papel crucial en el debilitamiento y la eliminación de las poblaciones de plagas.
Infecciones sistémicas: Las bacterias endófitas pueden invadir y colonizar los tejidos internos de los insectos, causando infecciones sistémicas. Dentro del cuerpo del insecto, estas bacterias se multiplican y liberan enzimas y toxinas que dañan órganos y tejidos vitales. Esta infección sistémica puede debilitar el sistema inmunológico del insecto y resultar en su muerte.
Interferencia con la nutrición: Estos microorganismos tienen la capacidad de competir con los insectos por los nutrientes, lo cual resulta en efectos devastadores para ellos.
Estas bacterias se reproducen dentro de los insectos huéspedes, siendo selectivas en su capacidad para causar enfermedades. Así, afectan a los insectos dañinos sin perjudicar a otros organismos beneficiosos, como depredadores naturales y polinizadores.
Desregulación hormonal: Algunas bacterias endófitas producen sustancias químicas que interfieren con la regulación hormonal de los insectos. Estas sustancias pueden afectar el crecimiento, el desarrollo y la reproducción de los insectos, causando malformaciones, esterilidad o incluso la muerte.
BENEFICIOS DE LOS MICROORGANISMOS ENDÓFITOS
En el ámbito de la interacción entre los microorganismos endófitos y los insectos fitófagos, se ha descubierto que los primeros exhiben una diversidad de estrategias que tienen un impacto significativo en la regulación natural de las poblaciones de insectos perjudiciales.
La interacción beneficiosa de los microorganismos endófitos con las plantas;
A continuación, se presentan algunos de los beneficios más comunes de los microorganismos endófitos:
- Estimulación del crecimiento de las plantas: Muchos microorganismos endófitos tienen la capacidad de producir hormonas vegetales que promueven el crecimiento de las plantas hospedadoras. Estas hormonas pueden incluir auxinas, giberelinas y citoquininas, que influyen positivamente en el desarrollo de las plantas.
- Aumento de la resistencia a enfermedades: Los microorganismos endófitos pueden producir compuestos antimicrobianos que ayudan a las plantas a resistir enfermedades causadas por patógenos. Estos compuestos pueden inhibir el crecimiento de microorganismos patógenos o estimular el sistema inmunológico de las plantas para combatir las infecciones.
- Mejora de la tolerancia al estrés: Los microorganismos endófitos pueden ayudar a las plantas a tolerar mejor las condiciones adversas, como sequías, salinidad, altas temperaturas o suelos contaminados. Estos microorganismos pueden producir enzimas que desintoxican compuestos nocivos o facilitan la absorción de nutrientes en condiciones difíciles.
- Incremento de la absorción de nutrientes: Algunos microorganismos endófitos tienen la capacidad de solubilizar nutrientes como el fósforo, que de otra manera serían inaccesibles para las plantas. Estos microorganismos liberan enzimas que descomponen compuestos orgánicos o inorgánicos, convirtiéndolos en formas asimilables por las plantas.
- Promoción de la biodiversidad y equilibrio ecológico: Los microorganismos endófitos contribuyen a la diversidad biológica en los ecosistemas y juegan un papel importante en el equilibrio ecológico. Al interactuar con las plantas hospedadoras, ayudan a mantener la salud y la productividad de los ecosistemas.
- Potencial aplicaciones en agricultura sostenible: Los microorganismos endófitos pueden ser utilizados en la agricultura como una alternativa más sostenible a los fertilizantes químicos y pesticidas. Al mejorar el crecimiento y la resistencia de las plantas, reducen la dependencia de los productos químicos y promover prácticas agrícolas más respetuosas con el medio ambiente.
Equilibrio ecológico y productividad a largo plazo: Los microorganismos endófitos mantienen la salud del ecosistema agrícola sin dejar residuos tóxicos
Gracias a características como su especificidad en la acción patogénica, su capacidad de colonización y persistencia en el interior de las plantas, y su habilidad para establecer relaciones beneficiosas con la planta, estos microorganismos endófitos presentan un gran potencial para contribuir a la gestión sostenible de los problemas fitosanitarios en la agricultura convirtiéndose en la solución para tus cultivos.
Estos microorganismos endófitos han demostrado ser altamente específicos en su acción patogénica,atacan selectivamente a ciertos organismos dañinos mientras minimizan el impacto en otros organismos no objetivo, como los polinizadores o los insectos benéficos. Esta especificidad reduce los riesgos asociados con el uso de productos químicos convencionales, que pueden tener efectos adversos en la biodiversidad y el equilibrio ecológico.
Además, los microorganismos endófitos tienen la capacidad de colonizar y persistir en el interior de las plantas a lo largo de su ciclo de vida. Esto les proporciona una ventaja competitiva sobre los patógenos y plagas, ya que pueden establecer una presencia constante en el tejido vegetal, protegiéndolo de forma continua. Al habitar el interior de las plantas, estos microorganismos pueden desencadenar respuestas de defensa y promover el crecimiento y desarrollo saludables de las plantas hospedadoras.
EL PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS ENDÓFITOS EN LA ESTIMULACIÓN DE LA DEFENSA DE LA PLANTA
Los microorganismos endófitos han ganado reconocimiento en los últimos años como actores clave en la promoción de la salud y el crecimiento de las plantas. Además de sus efectos beneficiosos en la nutrición y el crecimiento vegetal, se ha descubierto que los microorganismos endófitos desempeñan un papel fundamental en la estimulación de la defensa de las plantas contra patógenos y plagas.
Interacciones microorganismo-planta:
La interacción simbiótica entre los microorganismos endófitos y las plantas es el punto de partida para comprender cómo estos microorganismos estimulan las respuestas de defensa de las plantas. Los microorganismos endófitos establecen una relación mutualista con las plantas, colonizando los tejidos internos sin causar daño aparente. Esta colonización provoca una serie de respuestas fisiológicas en la planta, que incluyen la producción de fitohormonas y la activación de vías de señalización.
Producción de compuestos bioactivos:
Uno de los mecanismos clave mediante el cual los microorganismos endófitos estimulan las defensas de las plantas es a través de la producción de compuestos bioactivos. Estos compuestos pueden ser antimicrobianos, antifúngicos o insecticidas, y desempeñan un papel importante en la protección de la planta contra patógenos y plagas. Algunos ejemplos de estos compuestos incluyen péptidos antimicrobianos, enzimas degradadoras de paredes celulares y metabolitos secundarios con actividad biológica.
Activación del sistema inmunológico vegetal:
Los microorganismos endófitos también desempeñan un papel crucial en la activación del sistema inmunológico de las plantas. Estos microorganismos pueden desencadenar la expresión de genes relacionados con la defensa, lo que lleva a la producción de proteínas de defensa, como proteínas desencadenantes de la respuesta de defensa (PR), enzimas antioxidantes y fitoalexinas. Además, se ha observado que los microorganismos endófitos pueden modular la expresión de genes involucrados en la síntesis de fitohormonas, lo que influye en la respuesta de defensa de la planta.
Inducción de resistencia sistémica adquirida:
Otro mecanismo importante por el cual los microorganismos endófitos estimulan las defensas de las plantas es a través de la inducción de la resistencia sistémica adquirida (RSA). La RSA es un fenómeno en el cual la exposición a un microorganismo beneficioso o a sus productos metabólicos activa mecanismos de defensa generalizados en toda la planta, mejorando así su capacidad para resistir futuras infecciones. Los microorganismos endófitos pueden desencadenar la RSA al modular la expresión de genes relacionados con la señalización de defensa, como genes de proteínas quinasas y factores de transcripción.
Beneficios adicionales de los microorganismos endófitos:
Además de estimular las respuestas de defensa en las plantas, los microorganismos endófitos ofrecen beneficios adicionales. Estos microorganismos pueden mejorar la calidad del suelo al promover la descomposición de la materia orgánica y la disponibilidad de nutrientes. También pueden aumentar la tolerancia de las plantas a condiciones ambientales adversas, como sequías y salinidad, a través de la producción de compuestos protectores y la mejora de la absorción de agua y nutrientes.
¿QUE ES LA RESISTENCIA SISTÉMICA ADQUIRIDA (RSA)?
La Resistencia Sistémica Adquirida (RSA) es un mecanismo de defensa activado por las plantas en respuesta a la presencia de microorganismos endófitos beneficiosos, como patógenos no específicos o ciertos productos químicos. Esta respuesta de defensa generalizada permite a las plantas protegerse de futuras infecciones por patógenos.
Producción de proteínas de defensa: La RSA implica la activación de genes responsables de las proteínas de defensa
La RSA se caracteriza por la activación de una serie de respuestas bioquímicas y fisiológicas en toda la planta. Uno de los eventos clave en la RSA es la activación de un conjunto de genes responsables de la producción de proteínas de defensa, como las proteínas desencadenantes de la respuesta de defensa (PR). Estas proteínas tienen propiedades antimicrobianas y pueden inhibir el crecimiento de patógenos, reforzando la resistencia de la planta.
Además de la producción de PR, la RSA implica cambios en la expresión de genes relacionados con la señalización y la síntesis de fitohormonas. Se ha observado que los microorganismos endófitos pueden modular la producción de fitohormonas, como el ácido salicílico (SA), el ácido jasmónico (JA) y el ácido abscísico (ABA). Estas fitohormonas desempeñan un papel crucial en la regulación de las respuestas de defensa de la planta.
La RSA también implica la generación de señales sistémicas que se propagan desde la zona de infección inicial a otras partes de la planta. Estas señales permiten que la planta active respuestas de defensa en tejidos distantes, preparándolos para futuros ataques.
Activación de respuestas de defensa: La Resistencia Sistémica Adquirida (RSA) es desencadenada por microorganismos endófitos beneficiosos.
Es importante destacar que la RSA es una respuesta de defensa inducida y específica. Esto significa que la planta necesita ser “entrenada” previamente a través de la interacción con microorganismos endófitos para desencadenar una respuesta efectiva cuando se enfrenta a un patógeno.
Estos microorganismos pueden ser utilizados para inducir la RSA en los cultivos, fortaleciendo su capacidad para resistir enfermedades y reduciendo la necesidad de pesticidas químicos.
MICROORGANISMOS ENDÓFITOS: EJEMPLOS DESCATADOS
Estos son solo algunos ejemplos de microorganismos endófitos ampliamente utilizados en agricultura . Cada uno de ellos tiene características específicas y una afinidad selectiva hacia ciertos insectos, lo que permite su aplicación en diferentes contextos agrícolas.
Bacillus thuringiensis (Bt): Una bacteria Gram positiva que produce proteínas cristalinas tóxicas para los insectos. Estas proteínas son ingeridas por los insectos y causan daño en su tracto digestivo, llevándolos a la muerte.
Beauveria bassiana: Un hongo que infecta a los insectos a través de su cutícula. Una vez en el interior del insecto, el hongo se desarrolla y causa la muerte del hospedador.
Metarhizium anisopliae: Otro hongo que infecta a los insectos a través de su cutícula. Produce estructuras llamadas conidios que se adhieren al insecto y germinan, penetrando en su cuerpo y provocando la muerte.
Heterorhabditis bacteriophora: Un nematodo que tiene una relación simbiótica con una bacteria del género Photorhabdus. El nematodo infecta al insecto y libera la bacteria, que produce toxinas y causa la muerte del hospedador.
Steinernema feltiae: Otro nematodoque infecta a los insectos y libera bacterias simbióticas del género Xenorhabdus. Estas bacterias producen toxinas y descomponen los tejidos del insecto, llevándolo a su muerte.
Microrganismos endófitos; Una solución para la agricultura sostenible
La siguiente tabla presenta una selección de microorganismos endófitos, cada uno de estos microorganismos tiene su propia especificidad de acción y es efectivo contra diferentes plagas. Gracias a ellos, los agricultores pueden reducir la dependencia de los productos químicos y promover prácticas agrícolas más sostenibles.
| Microorganismo Endófito | Plagas Controladas |
|---|---|
| Bacillus thuringiensis (Bt) | Orugas, larvas de mosquitos |
| Beauveria bassiana | Escarabajos, ácaros, moscas |
| Metarhizium anisopliae | Escarabajos, gorgojos, pulgones |
| Heterorhabditis bacteriophora | Larvas de escarabajos, moscas |
| Steinernema feltiae | Trips, larvas de moscas |
| Paecilomyces fumosoroseus | Ácaros, trips, moscas blancas |
| Isaria fumosorosea | Mosquitos, pulgones, trips, ácaros |
| Verticillium lecanii | Áfidos, moscas blancas, trips, cochinillas |
| Lecanicillium lecanii | Pulgones, moscas blancas, trips |
| Purpureocillium lilacinum | Nematodos, moscas de la fruta, pulgones |
CONCLUSIONES
Los microorganismos endófitos ofrecen una solución efectiva y sostenible gracias a su alta especificidad, diversidad de mecanismos de acción, capacidad de adaptación y seguridad los convierten en una opción prometedora.
La capacidad de los microorganismos endófitos para habitar el interior de las plantas y desencadenar enfermedades en los insectos fitófagos ofrece ventajas significativas.
Su acción selectiva minimiza los impactos en otros organismos no objetivo, lo que ayuda a mantener el equilibrio ecológico en los sistemas agrícolas. Además su persistencia en diferentes condiciones ambientales y su compatibilidad con prácticas agrícolas sostenibles los convierten en una herramienta ideal para el control de plagas.