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Papel de los microorganismos en la mitigación del estrés térmico en plantas

Papel de los microorganismos en la mitigación del estrés térmico en plantas
  • Los microrganismos endófitos y las rizobacterias tienen la capacidad bioestimulante de mitigar el estrés causado por el calor en las plantas

  • Interacciones entre las plantas y muchas especies microbianas, aunque complejas, dan como resultado el alivio del estrés por calor

Por Beatriz Riverón, Bioquímico farmacéutica

 

03.12.2022 – INFORMACIÓN
Dado que el estrés por calor es una consecuencia directa del cambio climático, que en última instancia aumenta la frecuencia de las olas de calor y provoca el calentamiento global, garantizar la recuperación y supervivencia de las plantas se convierte en un gran desafío; se necesitan urgentemente estrategias para mejorar su termotolerancia.

microrganismos endófitos

Entenda como condições de estresse afetam as plantas e como lidar com elas https://blog.verde.ag/consultores-do-agro/entenda-como-condicoes-de-estresse-afetam-as-plantas-e-como-lidar-com-elas/ Acceso el 28/11/2022.

Entre los estreses abióticos, el generado por calor se describe como uno de los principales factores limitantes del crecimiento de los cultivos en todo el mundo, ya que las altas temperaturas provocan una serie de eventos fisiológicos, moleculares y bioquímicos en cascada que finalmente resultan en una reducción del rendimiento.

El estrés por calor se define como el aumento de la temperatura de 10 a 15 °C por encima de la temperatura ambiente y afecta negativamente el crecimiento y desarrollo de las plantas en todas las etapas, desde la germinación hasta la cosecha.

Aumenta la fluidez de las membranas celulares vegetales, lo que lleva al desacoplamiento de una serie de reacciones que da como resultado un metabolismo alterado, perjudicando la maquinaria celular. Altera la estructura del citoesqueleto y de las membranas tilacoidales de los cloroplastos, lo que minimiza la función de la cadena de transporte de electrones, y el desacoplamiento de las reacciones conduce a la acumulación de productos intermedios y especies reactivas de oxígeno.

También inactiva las enzimas involucradas en el fotosistema lo que reduce la tasa de fotosíntesis afectando todo el proceso de germinación y desarrollo.

Existe un creciente interés en el empleo de microorganismos beneficiosos. Las interacciones entre las plantas y muchas especies microbianas, aunque complejas, dan como resultado el alivio del estrés por calor.

Están mediadas por la expresión génica y por la producción de fitohormonas, de sideróforos y de compuestos volátiles.

Se mejora la actividad antioxidante y la acumulación de osmolitos protectores como prolina, glicina betaína, y azúcares solubles, enriqueciendo el estado nutricional de las plantas estresadas por el calor, favoreciendo el crecimiento y el rendimiento.


Los endófitos

Los endófitos son microorganismos que viven en el interior de distintos órganos dentro de los tejidos vegetales y forman biopelículas que interactúan con los exudados vegetales. Establecen relaciones simbióticas con las plantas actuando como bioestimulantes al producir diversos compuestos que favorecen su crecimiento y desarrollo.


Las rizobacterias

Las rizobacterias son bacterias que colonizan las raíces de las plantas a lo largo del eje rizoférico y promueven su crecimiento por incrementar la solubilización de fosfato, fijación de N2, secuestro de hierro, y por sintetizar fitohormonas elevando de esta manera el estado nutricional.

También promueven el crecimiento de las plantas indirectamente al proporcionar protección contra el estrés ambiental al producir solutos compatibles como prolina, glicina betaína, azúcares y ácidos orgánicos.


Ejemplos 

A continuación se citan apenas algunos ejemplos de los beneficios aportados por asociaciones de microorganismos con plantas.

– Algunas especies de microrganismos aerobios contienen pigmentos captadores de luz que inducen la reprogramación de eventos celulares en la membrana tilacoide, liberan oxígeno y absorben dióxido de carbono. Las cianobacterias son un ejemplo de bacterias que apoyan la fotosíntesis y promueven el crecimiento de las plantas bajo condiciones de estrés por calor.

– También, las temperaturas más altas aumentan la respiración celular debido al aumento de la energía cinética. Sin embargo, la mayor parte de esta energía se disipa, lo que da como resultado una reducción general en la eficiencia de utilización de energía por las plantas. Los microbios beneficiosos asociados a la rizósfera aumentan la tasa de respiración y mejoran el ciclo de nutrientes desde el suelo.

– Los estomas son aberturas microscópicas presentes en la epidermis de las hojas importantes para mantener las funciones fisiológicas, como la transpiración. Su cierre es una respuesta adaptativa común al estrés por calor.

La interacción planta-microbios mejora la producción de ácido abscísico, una fitohormona, también conocida como hormona del estrés, que activa diversas condiciones de estrés biótico y abiótico, provocando el cierre de los estomas,∂ reservando la pérdida de agua causada por la evaporación, siendo también importante en la osmorregulación.

– La fijación de nitrógeno es un proceso mediado por bacterias del que es responsable la enzima nitrogenasa, mediante el cual el N2 gaseoso atmosférico se convierte en formas biológicas de NH3 (amoníaco) y NH4+ (amonio). El nitrógeno es un macronutriente en las plantas.

Las temperaturas elevadas retrasan la actividad de la nitrogenasa, lo que da como resultado la inhibición de la fijación de N2, llevando a un retraso en el desarrollo. Los microorganismos diazotróficos pueden mitigar el estrés por calor al mejorar la fijación de N2 a través de una serie de reacciones químicas mediante una relación simbiótica con las plantas.

– Los sideróforos son compuestos orgánicos de bajo peso molecular y tienen una gran capacidad de formar compuestos quelantes de hierro. Determinados microorganismos son capaces sintetizar estos compuestos que transportan hierro a través de las membranas celulares.

– Las interacciones entre plantas y microbios mejoran la producción de la enzima ACC-desaminasa, que modera el metabolismo del etileno resultando en una mejor tolerancia al calor por disminuir la emisión de este gas.


El interés por los bioestimulantes

Existe una creciente demanda de agronomía sostenible para satisfacer las necesidades de la creciente población y mejorar el rendimiento de los cultivos sin perturbar los componentes ecológicos. Desde el año 2000, ha habido un aumento en el interés de bioestimulantes como promotores del crecimiento, y la investigación y las publicaciones están aumentando en el área del manejo del estrés por calor utilizando microbios beneficiosos.

Su aislamiento e identificación es importante para explorar las comunidades microbianas asociadas a las plantas que mitiguen el estrés por calor y así alcanzar el objetivo de una agricultura sostenible.


Fuente

Shaffique , S.;  Khan , M. A.;  Wani , S. H.;  Pande , A.;  Imran , M.;   Kang , S. M.;  Rahim , W.;  Khan , S. A.;  Bhatta , D.;   Kwon , E. H.;  Lee, I. J.  (2022).
A Review on the Role of Endophytes and Plant Growth Promoting Rhizobacteria in Mitigating Heat Stress in Plants.
Microorganisms, 10(7):1286.


Imagen principal

Cómo identificar y solucionar el estrés térmico del cannabis
https://dutch-passion.com/es/blog/como-identificar-y-solucionar-el-estres-termico-del-cannabis-n1035


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