Bacterias buenas y bacterias malas
En el mundo existen bacterias buenas y bacterias malas, desde el punto de vista del ser humano, ya que estos microorganismos solo luchan por sobrevivir en su hábitat. Las bacterias malas, como el neumococo Streptococcus pneumoniae, pueden causar diversas infecciones y enfermedades tan comunes como neumonía en niños y ancianos, principalmente. Otras bacterias malas también pueden ser patógenas de plantas, que afectan la salud y calidad de frutas y verduras. Un ejemplo de ellas es la bacteria Xanthomonas sp., que puede infectar las hojas, los tallos y los frutos de diversas plantas como plátano, jitomate o limón. Dicha bacteria puede afectar seriamente la economía de los agricultores.
Sin embargo, en nuestro planeta habitan también las bacterias buenas. Un ejemplo de éstas son los lactobacilos, bacterias benéficas que habitan nuestro tracto intestinal y ayudan a la buena digestión de los alimentos. Asimismo, existen bacterias que pueden estimular el crecimiento de las plantas y protegerlas de la infección de sus patógenos.
La bacteria Pseudomonas fluorescens UM270 es una de estas bacterias benéficas, que ha sido estudiada en el Laboratorio de Diversidad Genómica de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo; el código UM270 es para diferenciar esta cepa bacteriana, de hecho, las siglas UM se deben a las iniciales de Universidad Michoacana. A principios de este año 2016, se determinó y publicó su genoma completo, encontrando genes importantes que describen cómo esta cepa puede mejorar la salud de las plantas y de qué manera puede inhibir el crecimiento de diversos hongos patógenos de plantas.
Descubriendo la bacteria P. fluorescens cepa UM270
La cepa UM270 de P. fluorescens fue encontrada y aislada del suelo, cerca de las raíces de plantas de alfalfa en un campo agrícola en los alrededores de la ciudad de Morelia. Esta zona de contacto entre el suelo y la raíz es llamada “rizósfera” y está dada por una estrecha interacción entre los microorganismos y la planta, las cuales pueden ser benéficas, neutras o perjudiciales.
Esta bacteria es un organismo benéfico que promueve el crecimiento vegetal, al igual que otras, se le ha acuñado el término de “bacteria promotora del crecimiento vegetal”. Su característica principal es el biocontrol de hongos patógenos de plantas como Botrytis cinerea y Fusarium oxysporum, dos de los 10 principales fitopatógenos a nivel mundial. La bacteria UM270 inhibe el crecimiento del micelio de estos hongos por efecto de la producción de antibióticos, pues sabemos que produce compuestos antibacterianos y antifúngicos, como el 2,4-diacetilfloroglucinol, fenazinas y ácido cianhídrico. Además de otros compuestos llamados sideróforos, los cuales capturan el hierro disponible en el suelo, haciéndolo escaso para los patógenos de las plantas, inhibiendo así su crecimiento y evitando que ataquen a la planta.
Además, la cepa UM270 también tiene otra importante capacidad, promover el crecimiento de plantas como Medicago truncatula en experimentos in vitro, así como de jitomate en pruebas de invernadero y de arándano en cultivos en campo. Esta bacteria ha mostrado ser efectiva en todas las pruebas al incrementar la biomasa de las plantas.
El genoma de la cepa UM270
A nivel de genes sabemos que cuenta con varios involucrados en la síntesis de auxinas, las principales hormonas de crecimiento en las plantas, por lo que también es un organismo prometedor como biofertilizante, ya que puede promover un mayor crecimiento de las plantas. Además, presenta una gran variedad de toxinas, estas moléculas que tienen la propiedad de eliminar hasta algunos insectos patógenos de plantas.
Con el propósito de saber más sobre los genes que tiene P. fluorescens cepa UM270, nuestro grupo de investigación consiguió presentar el primer genoma completo y analizado en el Estado de Michoacán. Su genoma contiene 5,509 genes, de los cuales 5,396 codifican para proteínas (97% de su genoma es codificante). Con nuestro análisis, encontramos genes involucrados en el metabolismo de carbohidratos, proteínas, crecimiento y división celular, que son características esenciales para cualquier organismo vivo, así como un pequeño grupo de genes relacionados con las actividades de colonización y supervivencia en el ambiente del suelo.
Cuando comparamos los genes de P. fluorescens UM270 con los 7 genomas completos secuenciados para especies de Pseudomonas, encontramos ¡599 genes únicos en nuestra cepa! Esto significa que son muchos genes que pueden seguir siendo estudiados y queda mucho por investigar. ¿Cuál es la función de estos genes? ¿Son importantes para proteger a las plantas de sus patógenos? ¿Son algunos de estos genes importantes para la comunicación con las plantas? Éstas son solo algunas interrogantes que pretendemos responder en futuras investigaciones.
Un prometedor bioinoculante
Descubrir una bacteria benéfica que ayude a mejorar la salud de las plantas puede ser muy significativo, y más aún, describir las funciones de su genoma que estén involucradas en dicha actividad. Pero lo que sin duda es relevante de esta bacteria, es que representa una alternativa al uso de agroquímicos en la agricultura. Usualmente, los productos químicos son la primera opción del agricultor para controlar plagas vegetales, así como el uso de fertilizantes químicos para mejorar la nutrición de los cultivos. Por lo tanto, si nosotros podemos hacer uso de agentes biológicos, tales como la bacteria UM270, para desarrollar un bioinoculante, podríamos evitar el uso de agroquímicos que contaminan y dañan la salud de las personas y animales. Lo anterior ayudará a satisfacer, de una forma amigable con el medio ambiente y segura para los humanos, y las necesidades de alimentación mundial.
M.C. Julie Eliene Hernández Salmerón es estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas de la UMSNH
D.C. Gustavo Santoyo Pizano es Profesor e Investigador de la UMSNH, ambos del Instituto de Investigaciones Químico Biológicas.