Agencia FAPESP* – Existen bacterias que pueden ayudar a las plantas a crecer de diferentes maneras, ya sea fijando nitrógeno y otros nutrientes en la región radicular o produciendo compuestos que actúan como hormonas o que protegen a las plantas de patógenos y otros factores de estrés. Y es que hay ciertos nanomateriales que potencian el efecto beneficioso de estos microorganismos.
La asociación entre las bacterias promotoras del crecimiento de las plantas (PGPB) y estos nanomateriales da lugar a los llamados nanobiofertilizantes, que se han señalado como una alternativa para reducir la degradación ambiental causada por el uso de fertilizantes químicos y pesticidas a gran escala en la agricultura.
Esta estrategia ha sido investigada en el Centro para el Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) de la FAPESP con sede en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar). Brasil.
Un artículo sobre el tema fue publicado recientemente en la revista 3 Biotech. En el texto, los autores presentan nanopartículas de silicio, zinc, titanio y oro capaces de aumentar el número de células bacterianas y mejorar las propiedades beneficiosas de PGPB en las plantas.
«Estamos hablando del uso de nanopartículas que ayudan en el crecimiento de rizobacterias [que forman colonias en las raíces de las plantas], facilitando la captura de nutrientes por parte del vegetal. Sin estas bacterias ‘buenas’, las plantas, tanto las que se utilizan en los pastos como las que actúan en la producción de alimentos, tendrían dificultades para obtener nutrientes», explica Emerson Camargo, uno de los autores de la investigación.
Promover el desarrollo vegetal a través de una práctica sostenible, agrega el investigador, significa reducir el uso de fertilizantes y pesticidas y, en consecuencia, el costo de producción, con un impacto económico importante. Además, la dependencia del Brasil de los insumos agrícolas importados y la contaminación de los ríos y las aguas subterráneas, el destino final de los productos químicos aplicados al cultivo, disminuye la dependencia del Brasil de los insumos agrícolas importados y la contaminación de los ríos y las aguas subterráneas, el destino final de los productos químicos aplicados al cultivo.
Dos grupos de bacterias
En el estudio, los investigadores explican que hay dos grupos de bacterias promotoras del crecimiento: las sumas rizosféricas, que están asociadas con las raíces de las plantas, y las sonofitas endófitas, que colonizan las hojas, las flores o los tejidos internos del huésped. Estos dos grupos de microorganismos promueven el crecimiento de las plantas a través de diferentes mecanismos, lo que aumenta el potencial para el uso de biofertilizantes en la agricultura orgánica.
Los autores también presentan algunas nanopartículas que pueden actuar como nanobiofertilizantes, incluyendo dióxido de titanio, dióxido de silicio y óxido de zinc.
Apoyado por la FAPESP a través de dos proyectos (15/10974-8 y 18/12871-0), el estudio tiene como primera autora a Amanda Carolina Prado de Moraes, del Departamento de Morfología y Patología de la UFSCar. También firman el artículo Lucas da Silva Ribeiro y el profesor Paulo Teixeira Lacava. El grupo está coordinado por Camargo, profesor del Departamento de Química de la UFSCar, e involucra a empleados de diversas áreas, como odontología, agricultura, medicina, salud y preservación del medio ambiente.
«Hace unos años, el grupo del profesor Paulo Lacava vino a nosotros con esta demanda. Juntos, diseñamos una serie de experimentos, algunos de los cuales fueron realizados por la miembro de doctorado Amanda de Moraes en los Estados Unidos. También contamos con la colaboración de investigadores del Centro de Energía Nuclear para la Agricultura [de la Universidad de São Paulo]. En general, nuestro trabajo se realiza en asociación, y nuestro grupo es responsable de desarrollar y caracterizar los nuevos materiales micro y nanoestructurados que son probados por nuestros socios», dice Camargo.
Actualmente, las nanopartículas se están probando en diferentes especies de bacterias y plantas. Además, se está desarrollando un nuevo tipo de nanopartícula que lleva un marcador químico, que permitirá monitorizar cómo se mueven las nanopartículas a través de los diferentes tejidos vivos de los vegetales y entender su mecanismo de acción.
El potencial de los nanomateriales asociados con las bacterias promotoras del crecimiento de las plantas en la agricultura se puede leer en: https://link.springer.com/article/10.1007/s13205-021-02870-0.
* Con información de la Oficina de Comunicación de la CDMF.