Habemus bacteria
Un equipo argentino de investigación descubrió una nueva bacteria que podría ser beneficiosa para la protección y el crecimiento de diferentes cultivos hortícolas. Además de su capacidad para combatir a uno de los hongos que más los perjudican, la nueva especie podría facilitar el ingreso de distintos herbicidas y permitir la reducción de sus dosis en búsqueda de una agricultura más sustentable.
Las bacterias son microorganismos que nos habitan, nos relacionamos con ellas toda la vida. Algunas causan enfermedades pero otras ayudan a absorber nutrientes y a mantener la salud. En el reino vegetal ocurre lo mismo. Algunas de las bacterias que enferman engañan a las plantas para que abran sus estomas, los poros con los que interactúan con la atmósfera, y así poder entrar. Sin embargo, las que resultan beneficiosas y las ayudan a crecer también podrían recurrir al mismo engaño.
Es lo que estaría haciendo una nueva especie descubierta recientemente por un equipo de investigadores del CONICET. El trabajo, publicado en International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, caracteriza a la nueva bacteria, Pseudomonas gorinensis, basándose en estudios realizados en el cinturón hortícola de La Plata. Su interés radica en que, además de su capacidad de abrir estomas, puede atacar a Botrytis cinerea, uno de los hongos más temidos por quienes cultivan hortalizas.
Una buena embustera
Fernando Pieckenstain y Gustavo Gudesblat son, además de investigadores del CONICET, biólogos graduados de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. Si bien compartieron la carrera en la misma casa de estudios, siguieron rumbos diferentes. Pieckenstain trabaja en el Instituto Tecnológico de Chascomús (INTECH, CONICET-UNSAM) orientado a la aplicación tecnológica. Gudesblat lo hace en el Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional (iB3, UBA-CONICET) y se orienta a la comprensión de las plantas. Ambos son coautores del trabajo y se reencontraron para colaborar en la caracterización de la nueva bacteria y pensar en estudios a futuro, que podrían incluir aplicaciones tecnológicas para cultivos como el tomate o las berenjenas.
Esa colección de bacterias fue el inicio de la historia. Debían estudiar cómo algunas logran introducirse en las plantas y colonizarlas en las partes aéreas.
“A esta bacteria la hallamos en el marco de un estudio global de los microorganismos que habitan sobre algunos cultivos en el cinturón hortícola de La Plata. Aislamos una colección de bacterias y nos enfocamos en identificar cuáles vivían sobre los órganos aéreos de la planta o en su interior y ver si tenían propiedades promotoras del crecimiento y de antagonizar patógenos de esas especies vegetales”, afirma Pieckenstain.
Fernando Pieckenstain.
Esa colección de bacterias fue el inicio de la historia. Debían estudiar cómo algunas logran introducirse en las plantas y colonizarlas en las partes aéreas. Gudesblat se sumó por su conocimiento sobre la regulación de los poros estomáticos junto a Camila Ríos, coautora del trabajo que realiza su doctorado en el Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular de Exactas UBA. “Con Gustavo buscamos detectar si de la colección de microorganismos alguno era capaz de abrir los poros. Encontramos que sí. Y al caracterizar las que tenían mayor potencial, nos encontramos con una que no se parecía a ninguna de las especies conocidas”, comenta Pieckenstain al referirse al hallazgo de la nueva bacteria. “Sabíamos que era del género de las Pseudomonas, pero la especie es nueva y en este trabajo nos concentramos en describirla”, agrega, resaltando la novedad de haber encontrado una especie no patógena que secreta sustancias capaces de indicarle a la planta que abra los estomas. Aunque matiza: “Hemos visto que puede engañarla y colonizar por estomas, pero no hemos medido aún si esa capacidad realmente facilita la colonización”.
Colonizadoras que ayudan
“Cuando una bacteria está dentro de una hoja es imposible saber si llegó de la raíz o si entró por el aire pero, al pensar en necesidades productivas, es mucho más fácil rociar con bacterias a una planta que aplicar las bacterias en el suelo. Con nuestro trabajo intentamos indagar posibles aplicaciones para ayudar a mejorar la colonización a través de las hojas”, resalta Gudesblat.
Para eso es necesario comprender la interacción entre las bacterias y los estomas. El experto señala que son poros que están en la superficie de la planta que permiten regular el intercambio de agua. Cuando llueve, los abre, y cuando está en situaciones de estrés, los cierra, como ante la falta de agua para economizarla. “También los cierra en respuesta a patógenos. La mayoría de las células vegetales pueden percibir moléculas derivadas de microorganismos, como la flagelina, que genera algún tipo de respuesta. Así, los estomas se cierran porque tiene casi el mismo tamaño que una bacteria. El cierre nunca es total, pero estadísticamente sirve para limitar la entrada de estos organismos”, detalla.
Los estomas son poros que están en la superficie de la planta que permiten regular el intercambio de agua. Cuando llueve, los abre, y cuando está en situaciones de estrés, los cierra.
“En trabajos previos mostramos que ciertas bacterias patógenas secretan toxinas que impiden el cierre estomático. Es una carrera armamentística en la que, ante una defensa que genera la planta, la bacteria evoluciona de forma que logra sortearla. Entonces, con Fernando pensamos que alguna bacteria de su colección podría tener un mecanismo parecido al de los patógenos para colonizar estomas y que eso podría redundar en la aplicación de bacterias beneficiosas a nivel agrícola”.
El experto explica que, al rociar una planta con una bacteria, inicialmente, el estoma se cierra, pero después de algunas horas comienza a abrirse si es que la bacteria tiene esa capacidad. “Lo que se especula es que necesita un tiempo para sintetizar suficiente cantidad de toxina. Con varias de las bacterias de la colección probamos que eso ocurría. Con la de este trabajo en particular, hicimos un extracto de sobrenadante de cultivo y lo purificamos parcialmente en colaboración con Rosana Misico, del Departamento de Química Orgánica (Exactas UBA), y vimos que el extracto podía hacer lo mismo que la bacteria”, explica Gudesblat.
“De esta manera, si uno le pone estímulos que cierran, como hormonas o flagelina purificada, el cierre se impide lo suficiente como para que una bacteria colonice mejor”, agrega el experto. Y suma: “Con Fernando deseamos encontrar la identidad química de esa molécula. No es algo sencillo. Llegamos a tener el compuesto bastante puro, pero en pequeñas cantidades, y los químicos necesitan más para aplicar técnicas analíticas”.
Hallazgo que promete
De acuerdo con Pieckenstain, al pensar una aplicación agrícola para facilitar la colonización por bacterias endófitas, un preparado no muy puro puede mantener su actividad biológica. “Habría que ver si con la calidad suficiente para aplicarlo”, matiza. Y sigue: “Hoy hay mucho interés en mejorar la eficiencia de entrada de productos químicos y biológicos que se aplican sobre la superficie de las plantas. Algunos entran por la cutícula de la hoja pero otros lo hacen por los estomas. Si uno lograra aumentar su eficiencia de entrada, por ejemplo, induciendo a la planta a que abra los estomas aplicándolos junto con lo que produce nuestra bacteria, se podría pensar en aplicar dosis más bajas de los productos. Sería como un adyuvante, tanto de un agroquímico como de productos biológicos”.
Gustavo Gudesblat y Camila Rios. Fotografía: Luiza Cavalcante.
Gudesblat, además, se entusiasma en pensar sus posibilidades para la fertilización foliar: “Hay ciertos micronutrientes que son fertilizantes y se aplican a través de la hoja. No son ni pesticidas ni hormonas, sino nutrientes. Quizá, este tipo de compuestos podría ayudar a su entrada, pero es algo para hacer a futuro y que excede a nuestro trabajo”, explica.
La nueva bacteria combate al hongo Botrytis cinerea, que es muy agresivo en cultivos hortícolas.
No obstante, los investigadores se muestran muy interesados en continuar investigando. “De hecho, encontramos otras bacterias dentro de la colección de Fernando que también producen compuestos que se podrían explorar”, comenta Gudesblat. Y aclara: “Decidimos enfocarnos en esta porque vimos una propiedad interesante de antagonizar hongos y, en parte, porque su actividad es potente y era más fácil de purificar”.
Efectivamente, la nueva bacteria combate a Botrytis cinerea, que es muy agresivo en cultivos hortícolas. “Nos interesaba si podría antagonizar con ese hongo y vimos que sí. Por ahora, sólo lo probamos con éste. El antagonismo se mide de muchas maneras. Nosotros hicimos pequeños ensayos en los que enfrentamos directamente a la bacteria con el hongo, pero además hicimos ensayos en la planta y también observamos protección. Fueron todos a escala de laboratorio, no hay que pecar de optimistas porque hay muchas bacterias con esa capacidad. Lo interesante de la que hallamos es que a la actividad de antagonista se le suma la capacidad de abrir estomas. Eso nos permite especular con que puede entrar, instalarse en la planta y desde allí ejercer los efectos beneficiosos que tenga”, comenta Pieckenstain, aclarando que hace falta bastante trabajo para verificarlo.
Al referirse a lo que sigue, Gudesblat se muestra expectante: “Tuvimos financiación conjunta de la Agencia y gracias a eso hicimos el trabajo, ahora estamos ante una gran incertidumbre que envuelve a la ciencia argentina. “Nos quedó la intriga de entender qué compuesto es y qué aplicaciones podría tener. Nos gustaría colaborar con grupos de Brasil que tienen una gran infraestructura para la determinación de compuestos orgánicos. Pero hay que conseguir financiamiento”, advierte. Y cierra: “También nos interesa comprender si la capacidad de esta bacteria de interferir en el cierre estomático afecta o no el uso de agua de la planta. Es algo que podemos hacer en el laboratorio sin necesitar grandes recursos”.
“De eso no se salva nadie”, comparte Pieckenstain sobre el financiamiento, comentando que hubo interés de algunas empresas de insumos biológicos. Y concluye: “Nos quedó pendiente saber la estructura de esta molécula, o moléculas, pero eso no quita que avancemos con experimentos sencillos para ver si la aplicación en conjunto con algún agroquímico aumenta la eficacia del herbicida y permite reducir aplicaciones, obteniendo una práctica más sustentable. Pensamos encarar algo de eso en lo inmediato”.
