Interacciones microbianas benéficas

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1 Interacciones microbianas benéficas Funciones de un suelo agrícola microorganismo-planta Sostener el sistema radical de las plantas Aportar agua y aire a las raíces Brindar nutrientes para el desarrollo vegetal Efecto de los microorganismos sobre los vegetales Directamente: por los compuestos liberados, minerales, fitohormonas Indirectamente: modificación del medio físico (estructura) o químico (inmovilización) Control biológico de microorganismos fitopatógenos Interacciones entre microorganismos y vegetales Tipos de interacciones entre microorganismos y plantas a nivel de hojas filosfera a nivel de raíces rizosfera a nivel de semillas espermatosfera a nivel de restos vegetales sobre el suelo efecto mantillo Sust. Promotoras del crecimiento vegetal Liberación de enzimas Micorrizas Alelopatía variables Flujo de nutrientes Agregado y estabilidad del suelo Mineralización favorables perjudiciales Inmovilización Control de fitopatógenos Competencia FBN Enfermedades Fitotoxicidad

2 Efectos de los microorganismos sobre las plantas Beneficiosos Mineralización de materia orgánica Solubilización de minerales Reacciones de quelación Absorción y translocación de nutrientes Fijación biológica de nitrógeno (FBN) Producción de fitohormonas Agregado y estabilidad del suelo Producción de enzimas, vitaminas y antibióticos Control de fitopatógenos Perjudiciales Favorecer la reducción de sulfatos (H 2 S) Desnitrificación (N 2, N 2 O) Producción de compuestos inhibitorios: fenoles Competencia por nutrientes Favorecer el establecimiento de enfermedades Inmovilización de nutrientes Efecto de las plantas sobre los microorganismos a) directamente: aporte de sustancias energéticas, estimulantes o inhibidoras, MO, vitaminas, fitohormonas, sustancias que producen agregados, en forma de exudados, secreciones, restos de tejidos (fuentes de E,C,N,S, etc.) b) indirectamente: modificación del medio físico (temperatura, humedad) o químico (liberación y absorción de elementos: compuestos orgánicos, quelantes, productos volátiles) Los microoganismos son favorecidos por las raíces superficie continua para el crecimiento aporte constante de sustratos orgánicos y factores de crecimiento microambiente dinámico y con estabilidad físico-química Rizosfera Zona del suelo con influencia de las raíces, máximo efecto desde la superficie de la raíz hasta 1-3 mm (pudiendo llegar a 5 mm) Microecosistema muy especializado que propicia el crecimiento de una población microbiana diversificada Importancia de las raíces en el suelo Planta de centeno de 16 semanas de raíces axiales y laterales 50 km de largo total Materiales depositados en la rizosfera Exudados Secreciones Importante fuentes de carbono más de 200 m 2 de superficie Muscílagos En función de la especie vegetal y del ecosistema Lisados Pueden alcanzar más de 500 mg/g de raíz seca (normal, entre 10 y 100 mg)

3 Exudados (solubles en agua) Secreciones Lisados Rizodeposición HdeC, enzimas azúcares, aa, ác.orgánicos, hormonas, vitaminas autolisis (paredes, células, raíces) Métodos de estudio en la rizosfera Técnicas complicadas: estudios con plantas vivas en medios artificiales: soluciones hidropónicas, medios con agar, vermiculita, etc. Gases C 2 H 2, CO 2, H 2 27% del total de la fotosíntesis Medidas en hidroponia: 700m 3 /ha/año en trigo 300m 3 /ha/año en cebada 1.250m 3 /ha/año en maíz Datos puntuales: producción/biodegradación simultánea Algunas técnicas recuentos de grupos fisiológicos y relación R/S colonización de la raíz: microscopía determinaciones de biomasa microbiana empleo de elementos radioactivos: C, N, S, etc. modelos: diseños experimentales que predicen efectos de cambios sobre la población microbiana mutantes marcadas por resistencias o por características fisiológicas y genéticas seguimiento de cepas marcadas por fluorescencia Evaluación del efecto rizosférico R/S relación entre la densidad de propágulos o células a diferentes distancias de la superficie de la raíz (R) y en el suelo adyacente (S) R/S varía de 1 100/1 valores más comunes 5-20/1 influenciada por el tipo de planta y factores ambientales Organismo Nº propágulos x 10 6 /g en R de trigo Nº propágulos x 10 6 /g en S de trigo R/S Bacterias /1 Hongos 12 0,1 120/1 Actinomicetes /1 Protozoos 0,0024 0,001 2/1 Metabolitos producidos por los microorganismos en la rizosfera Necesidad de probar que la sustancia: Es producida por el microorganismos en cultivo puro Está presente a niveles fisiológicamente activos en la rizosfera Fitohormonas (reguladoras del crecimiento vegetal) Fitotoxinas Antibióticos Estabilizadores de suelo Compuestos encontrados en la rizosfera de vegetales, en condiciones axénicas Aminoácidos Ácidos orgánicos Hidratos de carbono Derivados de ácidos nucléicos Sustancias bióticas y probióticas: vitaminas, antibióticos Enzimas: hidrolasas, oxidoreductasas Otros compuestos: flavonoides, fitohormonas, ácido cianhídrico, CO2, alcoholes, sustancias quelantes, etc.

4 Oxidoreductasas Deshidrogenasa Catalasa Polifenoloxidasa Carboximetiloxidasa Enzimas Hidrolasas Ureasa Fosfatasa Celulasa ß glucosidasa Proteinasas Ureasa Otras: hidrólisis del diacetato de fluoresceína (FDA): (proteasas, lipasas y esterasas) Fitohormonas Etileno Acido giberélico (AG) Acido fusárico Acido indol acético (AIA) Acido abcísico Citoquininas Lectinas y aglutininas Fitoaglutininas: lectinas: glicoproteínas de alto PM, receptores de oligosacáridos en pared (vegetal, microorganismos) Importante * reconocimiento rhizobios-leguminosas * patogeneicidad Sustancias que aumentan la agregación del suelo : estabilizan agregados: bacterias y hongos (polisacáridos, gomas). Disminuyen la erosión, aumentan la disponibilidad de agua, la aereación Acido p amino benzoico Acido vanilico Acido cumárico Fitotoxinas Acético, propiónico, butíruco, HCN, H 2 S Los ácidos alífáticos producidos en anaerobiosis (fermentación) rizosfera Efectos: dependen de la longitud de la raíz expuesta (H + proteción frente a microorg. perjudiciales) Acidos fenólicos más tóxicos H 2 S HCN Acidos Inhiben la respiración (altera la citocromooxidasa) producido por muchas bacteria y hongos catabolismo de glucósidos cianogénicos sulfato reducción H 2 S Pseudomonas fluorescens CHAO para hongos) CHAO5 (mutante HCN - ) no tóxica HCN HCN (tóxico Hidroxamatos Catecol Ionóforos (moléculas que secuestran cationes) Acidos húmicos Secuestran cationes: Cr +++, Al +++, Fe +++ Fe +++ : Indisponible sobre ph 4,0 Los sideróforos disminuyen la disponibilidad 1000veces/unidad de ph

5 Interacciones moleculares a nivel de la rizósfera Rizosfera: metabolitos de plantas, microorganismos, suelo Ácido salicílico (SA) Flavonoides Etileno (ET) Oxido nítrico (NO) Acido jasmónico (JA) Lugar de activación o inhibición Moléculas señales de las plantas Importancia del conocimiento de : la biosíntesis de reguladores del crecimiento vegetal por los microorganismos * Patogenicidad Involucrados en * Simbiosis (nodulación leguminosa/rhizobium) Promoción directa del crecimiento Giberelinas, sustancias tipo jasmonato citoquininas, etileno, auxinas sintetizadas por microorganismos Algunos ejemplos de interaccione benéficas entre plantas y microorganismos Asociaciones simbióticas nodulares Degradación de la materia orgánica Fijación biológica del N 2 Asociaciones micorrícicas (hongos) Asociaciones micorrícicas Gramíneas

6 Asociaciones rizosféricas Asociaciones endofíticas

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