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En el suelo de todos los ecosistemas naturales agrícolas, hortícolas y forestales, existe un gran número de organismos microscópicos que solo pueden ser vistos por el ojo humano con la ayuda de una herramienta: el microscopio, de allí el nombre de microorganismos, dentro de los cuales podemos mencionar a las bacterias, los virus y los hongos, siendo estos últimos en los que nos enfocaremos en este artículo. Los hongos se caracterizan por tener células con núcleo, es decir, son organismos eucariontes que además se constituyen por filamentos o «hilos» microscópicos conocidos como hifas, las cuales pueden formar ramificaciones al crecer. Otra de sus características es su peculiar forma de alimentarse, ya que necesitan degradar su alimento en pequeñas moléculas antes de absorberlas.
Aunque muchos hongos se consideran patógenos por causar enfermedades a las plantas, existen otros que les brindan ventajas extraordinarias y otros más de los que aún falta mucho por conocer. Entre estos últimos se encuentran los denominados hongos endófitos, los cuales habitan en los los tejidos de las plantas sin causar daños evidentes; sin embargo, se sabe que tienen una alta capacidad de producir compuestos bioactivos que ayudan a las plantas a defenderse de otros organismos patógenos, o bien le ayudan a mejorar sus procesos de desarrollo y sanidad. Esta relación tan estrecha entre hongo endófito y planta hospedera, permite en muchos casos una mejor adaptación al medio o sobrevivencia para ambos involucrados.
La palabra «endófito» significa ‘dentro de la planta’, y aunque hace muchos años era un término utilizado para cualquier organismo que viviera en el interior de las plantas, en 1995 Wilson lo acotó para que fuera utilizado únicamente para referirse a microorganismos (bacterias y hongos). Sin embargo, resulta importante mencionar que en la actualidad, los hongos, a diferencia de las bacterias, son los microorganismos que se han aislado con mayor frecuencia como endófitos. Te preguntarás entonces, ¿existen hongos endófitos en todas las plantas? ¡Así es! Estos microorganismos se han encontrado en pastos, musgos y plantas vasculares; también en todos los ecosistemas, en los trópicos y en los campos agrícolas, es decir, en todo el planeta Tierra.
La clasificación de los hongos endófitos es muy diversa, siendo la división Ascomicota al que pertenece la mayoría; otra clasificación basada en su historia de vida y en sus funciones en los ecosistemas, los divide en Clavicipitáceos y no Clavicipitáceos.
Hongo endófito Mortierella alpina en Agar Dextrosa Papa (PDA) (izquierda) y características microscópicas del hongo endófito Phialocephala
fortinii (derecha) aislados de la rizósfera de Arándano (Vaccinium corymbosum). Fotografía: Sandra Estefanía García-Rueda.
Por otro lado, la agricultura siempre se ha enfrentado a condiciones desfavorables provocadas por cuestiones bióticas y/o abióticas, siendo el uso de productos sintéticos como fertilizantes, fungicidas o plaguicidas las herramientas más comunes para contrarrestarlos. Desafortunadamente, este tipo de prácticas dejan de lado los efectos negativos que ejercen sobre la vida microbiana que se lleva a cabo de manera natural en el suelo. Además, a gran escala, el uso de fertilizantes minerales de base sintética, trae consigo otros problemas como la contaminación de aguas subterráneas o el desgaste del recurso suelo, lo que a su vez trae un desequilibrio ecosistémico que afecta a todos los niveles tróficos.
En el mundo actual ha incrementado la demanda de alimentos «limpios» conocidos como orgánicos, libres de productos químicos. La búsqueda de productos comestibles que no representen un riesgo para los consumidores, es uno de los principales incentivos de las recientes investigaciones científicas, las cuales se dirigen hacia la búsqueda de alternativas agrícolas sustentables que reduzcan los impactos negativos del uso indiscriminado de productos químicos en la agricultura. Es aquí donde resalta la importancia del uso de productos biológicos basados en la utilización de microorganismos eficientes para mejorar el crecimiento de las plantas e incrementar la producción de los cultivos.
Estructuras de hongo endófito observadas dentro de las células de raíz de arándano (Vaccinium corymbosum) Var. Biloxi.
Fotografía: Sandra Estefanía García-Rueda.
Es por lo anterior que la interacción entre hongos y plantas es de vital importancia, sobre todo cuando se trata de hongos «bondadosos» como, por ejemplo, algunos hongos endófitos que, al asociarse con las plantas, logran provocar en ellas efectos benéficos para su crecimiento. Estos beneficios se llevan a cabo gracias a la amplia gama de mecanismos de acción que pueden desencadenar, tales como la producción de metabolitos, la participación en la competencia por fuentes de carbono, nitrógeno y minerales, la inducción de resistencia a patógenos, entre muchos otros. Los resultados de estos mecanismos se traducen en un mejor desarrollo de las plantas, ya sea en un aumento de su área foliar, altura, sobrevivencia, o bien en un mejor crecimiento de sus raíces encargadas del sostén y de la absorción de nutrientes. Dichas características resultan de gran importancia para los productores, sobre todo cuando se trata de cultivos con gran rendimiento económico o con posibilidades de exportación.
La funcionalidad de los hongos endófitos se ha descubierto con el tiempo, gracias a experimentos de aislamiento, identificación y prueba en plantas de interés agrícola. Por su parte, el uso de plantas modelo como Arabidopsis thaliana, ha permitido estudiar el comportamiento de los hongos endófitos e identificar la respuesta hormonal o de defensa que se desencadenan en las plantas.
Hongo endófito aislado de la rizósfera de arándano (Vaccinium corymbosum) en interacción con Arabidopsis thaliana utilizada como planta modelo.
Fotografía: Sandra Estefanía García-Rueda.
Los aportes reportados de estas interacciones van desde beneficios directos como la adquisición de nutrientes o la producción de fitohormonas, hasta beneficios indirectos como la activación de resistencia sistémica y la producción de metabolitos secundarios, lo que conduce a la protección de factores como la presencia de patógenos, herbívoros y nematodos, o bien a mejorar la adaptación cuando las plantas se desarrollan en sitios adversos donde factores como la salinidad, la temperatura o la presencia de contaminantes, como metales pesados, pueden comprometer su crecimiento. A pesar de lo bondadosos que pueden ser este tipo de hongos, es muy fácil que las interacciones se conviertan en patógenas, pues factores como temperatura, humedad, acidez del suelo, entre otras, pueden romper el equilibrio de la interacción planta-hongo. Por lo tanto, el análisis del comportamiento de estos organismos debe extenderse para entender y mejorar el manejo de la relación.
Es así como los hongos endófitos representan un insumo microbiológico prometedor para la agricultura moderna. La posibilidad de aislar estos hongos, conocer su identidad y su manera de relacionarse con las plantas de interés agrícola, hace factible su uso como fertilizantes biológicos. A su vez, el uso de este tipo de productos en el cultivo de la tierra, puede llegar a ser un factor determinante e indispensable para lograr el equilibrio de los ecosistemas, acercándose a una producción sostenible de alimentos.
La dirección de la ciencia hacia la sustentabilidad, implica generar conocimiento que no se base únicamente en la productividad agrícola en términos cuantitativos, sino en aquellos cualitativos que también permitan satisfacer las necesidades del mundo actual. Esto no significa dejar atrás los avances tecnológicos que han permitido una rentabilidad inmediata de los cultivos en la agricultura; significa más bien, la integración de nuevas prácticas que maximicen el uso de los recursos biológicos antes de tomar de primera mano a los sintéticos.
Aunque pareciera un panorama difícil, es posible unir los componentes económicos, sociales, ecológicos, culturales y científicos para reducir un poco la huella ecológica que nos viene aquejando desde los últimos años.
Para Saber Más:
Pérez, F.M. (2021). La moringa y sus hongos endófitos: Una alternativa para el biocontrol de plagas y enfermedades agrícolas. TecnoVita, 3(5), 1-5. https://tecnovitaca.com/wp-content/uploads/2021/10/Articulo-Marcela-Final.pdf.
Peteira, B., Arévalo, J., Ynfante, D. y Martínez, B. (2021). Los hongos endófitos y sus aplicaciones potenciales en la agricultura. Revista de Protección Vegetal, 36(3), 1-20. http://revistas.censa.edu.cu/index.php/RPV/article/view/1167.
Rigobelo, E. y Baron, N. (2021). Endophytic fungi: A tool for plant growth promotion and sustainable agriculture. Mycology, 13(1). 39-55. https://doi.org/10.1080/21501203.2021.1945699.
Sandra Estefanía García-Rueda. Estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas, Opción Conservación y Manejo de Recursos Naturales, Facultad de Biología, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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Yazmín Carreón-Abud. Profesora-Investigadora del Laboratorio de Genética y Microbiología, Facultad de Biología, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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