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
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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
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 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).