Las bacterias que viven en el suelo y ayudan a las raíces a fijar el nitrógeno pueden aumentar la capacidad de reproducción de ciertas plantas, según un artículo publicado en el American Journal of Botany que describe un estudio de este mecanismo en Chamaecrista latistipula, una leguminosa perteneciente a la familia Fabaceae, que incluye frijoles y guisantes. Las bacterias del suelo mejoran el atractivo de las flores de la planta para los polinizadores a través de un tipo de relación conocida como mutualismo, que está muy extendida en plantas y animales. Los microorganismos como las bacterias o los hongos contribuyen y se benefician de las relaciones mutualistas con las plantas, por las que ambas partes obtienen más nutrientes o se reproducen con más vigor, por ejemplo. En el caso de C. latistipula, un arbusto con un área de distribución nativa que abarca Bolivia, Brasil y el noreste de Argentina, el suelo que habita tiende a ser pobre en nutrientes y depende de un tipo específico de polinizador para reproducirse.
“Su relación mutualista con las bacterias fijadoras de nitrógeno aumenta el suministro de ese nutriente a sus raíces a cambio del azúcar del que se alimentan”, explicó Anselmo Nogueira, profesor del Centro de Ciencias Naturales y Humanas de la Universidad Federal del ABC (CCNH-UFABC) en São Bernardo do Campo, estado de São Paulo, Brasil.
“La planta también tiene una relación mutualista con un tipo específico de polinizador. El polen almacenado en las anteras de sus flores sólo se libera cuando se las hace vibrar, principalmente al ser sacudidas por las hembras de algunas especies de abejorros del género Bombus“.
Un experimento de invernadero realizado en el Laboratorio de Interacción Planta-Animal, que dirige Nogueira, mostró que estas bacterias desempeñan un papel importante en hacer que las flores sean atractivas para los abejorros, especialmente para las plantas que crecen en suelos pobres en nutrientes.
“También observamos un efecto drástico que no esperábamos. Como la asociación con bacterias es muy costosa para la planta, supusimos que en un suelo rico en nitrógeno las plantas simplemente tomarían nitrógeno directamente del suelo, pero en nuestros experimentos el suelo rico en nutrientes no produjo plantas sanas con flores atractivas”, dijo Caroline Souza, primera autora del artículo.
El experimento fue parte del proyecto “Efecto sinérgico de múltiples mutualistas en las plantas: cómo las bacterias, las hormigas y las abejas contribuyen a la evolución de un linaje hiperdiverso de leguminosas”, que es coordinado por Nogueira.
Bacterias, plantas e insectos
En el experimento, los investigadores monitorearon el crecimiento de 60 plantas de C. latistipula desde la germinación de las semillas durante 16 meses. La mitad se cultivó en un suelo compuesto principalmente de arena (90%) con una fina capa de tierra orgánica (10%) y una baja concentración de nutrientes, especialmente nitrógeno. La otra mitad se cultivó en un suelo rico en materia orgánica y suplementado con nitrato de potasio, que libera nitrógeno al suelo. La acidez del suelo se monitoreó durante seis meses en ambos casos para asegurar que el pH fuera neutro y no influyera en la interacción raíz-bacteria.
Antes de sembrar las semillas, se esterilizaron con alcohol, hipoclorito de sodio y peróxido de hidrógeno para eliminar las bacterias que pudieran influir en los resultados, y luego se enjuagaron en agua destilada. El suelo se esterilizó a alta temperatura en un autoclave para eliminar los microorganismos.
A continuación, los dos tipos de suelo se sometieron a diferentes tratamientos. En la mitad de las macetas con suelo arenoso pobre en nitrógeno y en la otra mitad con materia orgánica rica en nitrógeno se añadió una solución con rizobios (bacterias que fijan el nitrógeno en las raíces de las plantas). El resto no tenía bacterias. Los rizobios utilizados en el experimento se aislaron directamente de nódulos radiculares encontrados en C. latistipula en la naturaleza.
En el suelo arenoso pobre en nitrógeno sin bacterias añadidas, las plantas crecieron muy poco y tuvieron hojas amarillentas persistentes debido a la falta de nitrógeno. Las plantas cultivadas en suelo arenoso pobre en nitrógeno con rizobios añadidos se desarrollaron satisfactoriamente.
“En el suelo arenoso pobre en nitrógeno con bacterias fijadoras de nitrógeno, las plantas fueron casi el doble de altas y tres veces más grandes que las cultivadas en suelo rico en nitrógeno con materia orgánica y rizobios. Por otro lado, las plantas cultivadas sin rizobios tanto en suelo arenoso como en suelo rico en materia orgánica fueron más bajas y más pequeñas que las cultivadas con rizobios”, dijo Nogueira.
Los investigadores analizaron las flores con un espectrofotómetro de superficie, que mide la reflexión de la luz. “A partir de la reflectancia de las flores, así medida, probamos si había alteraciones en los contrastes de color perceptibles para los abejorros en los diferentes suelos con y sin bacterias”, dijo Souza.
Se detectaron diferencias significativas sólo en las plantas cultivadas en suelo arenoso pobre en nitrógeno con rizobios: sus anteras presentaban un patrón considerado particularmente atractivo para los abejorros, que perciben el espectro de colores de forma diferente a los humanos.
“Las anteras contienen el polen y sólo pueden acceder a ellas los insectos capaces de hacerlas vibrar, lo que no pueden hacer las especies exóticas, como la abeja europea Apis mellifera, por ejemplo”, explicó Souza.
El polen es una fuente esencial de proteínas para las larvas de todas las especies de abejas, incluidos los abejorros y otras abejas nativas. Los nutrientes del polen influyen en gran medida en el crecimiento y desarrollo de las larvas.
Después de realizar las mediciones, los investigadores sacaron las plantas de las macetas para analizar sus raíces. El número de nódulos en las raíces sirvió como indicador de la interacción con los rizobios.
Los nódulos son estructuras en forma de protuberancias que se forman en las raíces de las plantas leguminosas como resultado de la infección simbiótica por bacterias fijadoras de nitrógeno. La relación mutualista con las bacterias permite a las plantas fabricar los aminoácidos que necesitan.
Los aminoácidos y sus derivados cumplen muchas funciones en las plantas, contribuyendo a la síntesis de proteínas, el desarrollo, la nutrición y las respuestas al estrés. A cambio, las plantas suministran el azúcar que las bacterias necesitan para la energía y el crecimiento, lo que les permite proliferar en los nódulos. En el experimento, las plantas cultivadas en suelo arenoso pobre en nitrógeno e inoculadas con rizobios tenían la mayor cantidad de nódulos.
“Ahora queremos saber si este polen, al que sólo tienen acceso las abejas nativas hembras, está enriquecido con proteínas y aminoácidos debido a la asociación entre plantas y bacterias. El mayor atractivo de las flores puede estar asociado con mayores cantidades de recursos de alta calidad, influenciados por la alta tasa de fijación de nitrógeno de las raíces”, dijo Nogueira.
Fuente: Phys.org.
