Potencialidad biotecnológica de losPotencialidad biotecnológica de loshongos hongos micorrízicomicorrízico arbuscularesarbusculares y y las las rizobacteriasrizobacterias en la citriculturaen la citriculturalas las rizobacteriasrizobacterias en la citriculturaen la citricultura

noviembre de 2009noviembre de 2009

INTRODUCCIÓNLa citricultura es una actividad desarrollada La citricultura es una actividad desarrollada

en regiones tropicales y subtropicales en regiones tropicales y subtropicales La citricultura es una actividad desarrollada La citricultura es una actividad desarrollada

en regiones tropicales y subtropicales en regiones tropicales y subtropicales

Producción 6´505,000 t Superficie superior a 500,000 ha

San Luís Potosí

Tamaulipas 40,136

425,549

Nuevo León32,064254,384

Sonora10,102

169,84638 millones de jornales en

Entre los 5 países productores a nivel mundial

44,800354,944

,38 millones de jornales en 23 estados de la

República mexicana

Colima

Veracruz186,336

2,097,847

Yucatán23,500221,221Cítricos producidos:Cítricos producidos:

á

Co a30,109321,486

2,097,847

Otros Estados100 077

- Naranja (65.8%)Naranja (65.8%)-- Limón mexicano (18.1%)Limón mexicano (18.1%)

Limón persa (7 3%)Limón persa (7 3%) Michoacán35,430302,470

100,0772,356,511

-- Limón persa (7.3%)Limón persa (7.3%)-- Mandarinas (5.4%)Mandarinas (5.4%)-- Toronjas (2.8%)Toronjas (2.8%)

1. Marcada estacionalidad del fruto

4. Presencia de plagas del fruto y enfermedades

2. Baja productividad 5. Incertidumbre de 5. Incertidumbre de precios en el mercado precios en el mercado

6 Tiempo de estancia de 6 Tiempo de estancia de 6. Tiempo de estancia de 6. Tiempo de estancia de las plantas en viverolas plantas en vivero3. Importación de jugo, fruta

y bebidas sustitutas

Ambiente Ambiente circundantecircundante

I t i I t i Interacciones Interacciones múltiplesmúltiples

PlantasPlantas

Hongos formadores de

micorriza Rizobacterias

Microflora Microfauna

micorriza arbuscular (HMA)

EcosistemasEcosistemas

Sistema de producción Sistema de producción en cítricosen cítricos

La biomasa microbiana, Insectos ,

definida como la porción viviente de la materia orgánica,

bl d

Actinomicetosca. 214

es responsable de más del 90% de la

actividad biológica del suelo. Algas

Hongos1%

Acaulospora delicata

del suelo. AlgasProtozoosProtozoos Bacterias

Entrophospora infrequens

Se acepta que en un sistema suelo-planta existen tres é n

glé

s

bact

eri

a)

grupos principales de microorganismos benéficos, los cuales son clave en el contexto de la sostenibilidad:

sig

las

en

in

tin

g R

hiz

ob

1) Los hongos formadores de micorrizas1) Los hongos formadores de micorrizas

2) L2) Las as rizobacteriasrizobacterias promotoras del crecimiento vegetalpromotoras del crecimiento vegetal, y , y

R,

po

r su

s s

wth

Pro

mo

t

3) L3) Las especies de as especies de rhizobiáceasrhizobiáceas

Hongos Bacte ias

*P

GP

R

Pla

nt

Gro

w

Hongos

Hongos formadores de i i b l

Bacterias

Bacterias diazotrofas

(P

micorrizas arbusculares (HMA)

Ab ió d

de vida libre

ó óAbsorción de agua y nutrimentos

Fijación biológica del nitrógeno atmosférico

Endomicorrizas Rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal*

Aspectos relevantes de la simbiosis hongo MA-planta

La asociación que se da entre las raíces de las plantas superiores con el micelio de los hongos MA del suelo se denomina micorriza

HMAHMA

Plantas

HMAHMA(Brundrett et al., 1996)

(Brundrett et al., 1996)

R. Zulueta, 2003©

2003

©R

. Zul

ueta

, 2

De entre los aspectos benéficos que se generan con estainterrelación pueden destacarse los siguientes:

De entre los aspectos benéficos que se generan con estainterrelación pueden destacarse los siguientes:

-Incremento en la superficie de absorción de los pelos radiculares.

-Mejoramiento de la absorción iónica y acumulación más eficiente y selectiva deMejoramiento de la absorción iónica y acumulación más eficiente y selectiva delos macro y micro nutrimentos del suelo, especialmente en el caso del fósforo.

-Incremento de la vida útil de las raíces absorbentes; las raíces colonizadasi d i l í l i d ( i i d )persisten durante mayor tiempo que las raíces no colonizadas (micorrizadas).

-ResistenciaResistencia dede raícesraíces aa infeccionesinfecciones causadascausadas porpor hongoshongos patógenospatógenos, talescomo Phytophthora spp. Pythium spp., Fusarium spp. y Rhizoctonia, entre otras.como Phytophthora spp. Pythium spp., Fusarium spp. y Rhizoctonia, entre otras.

- Incremento de la tolerancia a toxinas del suelo (orgánicas e inorgánicas),valores extremos de acidez del suelo y mayor resistencia a las sequías y

b i ib i i dd ll l tl t ll t l tt l tsobrevivenciasobrevivencia dede laslas plantasplantas alal trasplantetrasplante enen campocampo

Algunas especies de hongos micorrízicoarbusculares pueden ser más beneficiosas quearbusculares pueden ser más beneficiosas queotras para el establecimiento exitoso de unaespecie vegetal (forestal, ornamental, hortícola,frutícolafrutícola) bajo ciertas circunstancias de clima y

Gl i t di

P. ej.

suelo, sobre todo si ésta tiene una necesidadobligada de la asociación con el micobionte paradesarrollarse mejor.

Glomus intraradicesEspecie que a menudo

resulta ser muy “eficaz”

Superficie de área de absorciónSuperficie de área de absorciónSuperficie de área de absorciónSuperficie de área de absorción

Cuando la disponibilidad de un nutrimento en el suelo es deficiente el factor crítico de la raíz para la entrada de este es deficiente, el factor crítico de la raíz para la entrada de este es

la superficie de absorción

F ió d dF ió d d l ll lFormación de agregados en Formación de agregados en el sueloel suelo

Aspectos relevantes de la simbiosis PGPR-planta

Son diversas las definiciones acerca del términoRizobacterias Promotoras del Crecimiento vegetal g

(PGPR, según sus siglas en inglés)mas todas coinciden, al incluir a las bacterias que habitan la rizósfera de las plantas y que pueden tener un efecto positivo rizósfera de las plantas y que pueden tener un efecto positivo

sobre los cultivos y las plantaciones forestales.

Efectos

Directos: Sobre el crecimiento de las Indirectos: Cambio en el balance microbiano en la especies a través de la estimulación

del crecimiento vegetal,balance microbiano en la

rizósfera

Tomado de Chin-A-Woeng et al., 1997.

Pseudomonas fluorescentes creciendo sobre las raíces de

plantas de tomate

Algunos de los mecanismos que las PGPR manifiestan

plantas de tomate

Algunos de los mecanismos que las PGPR manifiestan durante su actividad pueden ser los siguientes:

De entre los mecanismos por los que las PGPR´s manifiestan su De entre los mecanismos por los que las PGPR´s manifiestan su

- Recuperación de suelos degradados, y aceleran las cronosecuencias en lasucesión ecológica

p qactividad pueden destacarse:

p qactividad pueden destacarse:

sucesión ecológica.

-Inciden en la absorción de minerales, la fijación de nitrógeno y la solubilizaciónde fosfatos (y otros nutrimentos), así como la movilización de los mismos.

-Su participación en los ciclos biogeoquímicos de los elementos que pasan porunas etapas de libre disposición para las plantas y por otras que los estabilizan yquedan listos para su utilización posteriorquedan listos para su utilización posterior

-Producción de fitohormonas: auxinas, giberelinas, citoquininas y etileno, ligadasa la promoción del crecimiento vegetal.

-Protección contra el ataque de patógenos mediante la producción de compuestosbacterianos como sideróforos (secuestran el Fe3+), antibióticos o ácido cianhídrico(HCN/CNH) liberación de enzimas como quitinasas y/o glucanasas que actúan(HCN/CNH), liberación de enzimas como quitinasas y/o glucanasas que actúansobre la pared de los hongos o la cubierta de los insectos, etc.

-Intervienen en la inducción de una resistencia sistémica de toda la planta, avirus, bacterias y hongos.

Aspectos relevantes de la simbiosis dual hongos MA+ PGPR´s-plantag p

La asociación simultánea de estos microorganismos (hongos MA + PGPR´s) en el mismo hospedante puede ( g ) p p

ocasionar que la acción individual se potencialice y, con ello, se obtengan reacciones más benéficas para las plantas

Sinergismo PositivoSinergismo PositivoSinergismo PositivoSinergismo Positivo

Rizobacterias (PGPR´s)HMA

HMA´s

No son específicoNo son específico--hospederoshospederos

HMA´s en cítricos

Glomus intraradices

en huertos de naranja agria (Citrus sinensis) conó

(Blaszkowski, 2003)

portainjertos de limón rugoso (Citrus jambhiri)

Glomus fasciculatum y Gl constrictumGlomus fasciculatum y Gl. constrictum

en huertos y viveros citrícolas de California y Florida (EUA)

Glomus fasciculatum, Gl. etunicatum, Gl. macrocarpum, Gl,. occultum, Acaulospora scrobiculata, A. trappei y Gigaspora margarita

en huertos de naranja (Citrus sinensis) y toronja (Citrus paradisi) injertadas en naranjo agrio (Citrus aurantium)

HMA´s en cítricos

Absorción de agua y nutrimentos (P)

VesículasVesículas

y ( )

ArbúsculosArbúsculos HifasHifas

El mayor problema del crecimiento de El mayor problema del crecimiento de ít i d b l i d ít i d b l i d Kleinschmidt y Gerdemann

(1972) cítricos se debe a la ausencia de cítricos se debe a la ausencia de

HMAHMA´́ss en suelos fumigadosen suelos fumigados

CítricosCítricos

Incrementos en el crecimiento

Incrementos en el área foliarIncrementos en el área foliar

Se favorecen: Altura, peso seco, contenido , p ,de P en follaje y volumen radical

Se mejora el efecto de la simbiosis mediante uso simultáneo Se mejora el efecto de la simbiosis mediante uso simultáneo de fertilizantes inorgánicos (dosis adecuadas) e inoculación

con HMA (¿inoculación dual PGPR´s?)

Metabolismo de aminoácidosMetabolismo de aminoácidos

Producción de compuestos Producción de compuestos hormnonaleshormnonales

Adaptación después del trasplanteAdaptación después del trasplante

Apertura estomáticaApertura estomática

Relaciones hídricasRelaciones hídricasRelaciones hídricasRelaciones hídricas

En plántulas micorrizadas

Phytophtora parasitica

P. nicotianae var. parasiticaHifasHifas

RaícesRaíces

p

Radopholus citrophilus

Rizobacterias consideradas PGPR´s

Géneros con capacidad para promover el crecimiento y desarrollo vegetal

PGPRPGPR´́ss

AcetobacterAgrobacteriumgAzotobacter AzospirillumBeijerinckia

RaícesRaíces

BeijerinckiaBradyrhizobiumClostridiumDerxia

Géneros cuyo potencial es muy importante para proteger a las

plantas del ataque de DerxiaEnterobacterKlebsiella M t b t i

plantas del ataque de patógenos del suelo

AlcaligenesMetanobacterium Pseudomonas Rhizobium

AlcaligenesBacillusEnterobacterP dPseudomonasSerratia

Efectos potenciales de la interacción´ ´HMA´s + PGPR´s en plantas

1 Fijación de N atmosférico1 Fijación de N atmosférico1. Fijación de N atmosférico.1. Fijación de N atmosférico.

2. Producción de antibióticos.2. Producción de antibióticos.

3. 3. SolubilizaciónSolubilización de P.de P.

ó íó í4. Promoción de la síntesis de hormonas. 4. Promoción de la síntesis de hormonas.

5. Síntesis de 5. Síntesis de metabolitosmetabolitos = agentes antagónicos. = agentes antagónicos.

6. Inducen la resistencia sistémica (RSI).6. Inducen la resistencia sistémica (RSI).

7. Aumentan la capacidad de absorción de agua y nutrimentos7. Aumentan la capacidad de absorción de agua y nutrimentos

8 Influyen sobre el metabolismo 8 Influyen sobre el metabolismo 8. Influyen sobre el metabolismo 8. Influyen sobre el metabolismo (aminoácidos/proteínas/compuestos hormonales).(aminoácidos/proteínas/compuestos hormonales).

HMA´s PGPR´s

Gracias por su atención!