¿Qué le cuenta una raíz a una bacteria?

18 agosto, 2022/en Académico/por arvensisagro

El exudado radicular

Hoy en día ya nadie duda de que el suelo es un complejo organismo vivo con intrincadas dinámicas. Una especie protagonista de ese importante organismo son las bacterias. Pero no debemos pensar que la planta es un invitado silencioso de esas dinámicas internas, sino tiene mucho que decir al respecto. Se sabe desde hace tiempo que las plantas y las bacterias establecen comunicaciones químicas e intercambian información y recursos. Pero ¿para qué lo hacen?

Las PGPB, amigas intimas de las plantas

Las siglas PGPB no son ningún trabalenguas, sino que se refieren a las Plant Growth Promoting Bacteria, o dicho de manera simple, bacterias beneficiosas para las plantas. Pero ¿Por qué son beneficiosas estas bacterias? Las bacterias tienen mala fama, se consideran tradicionalmente como portadoras de enfermedades, pero desde hace años sabemos que eso no es cierto.

Las bacterias y las plantas han sido “amigas” por interés durante miles de años. Las especies vegetales tienen diversas limitaciones nutricionales, por el contrario, las bacterias lo que tienen son rutas metabólicas únicas que les permiten aportar esos nutrientes a la tierra. Parece claro como la planta se beneficia de la bacteria, sin embargo ¿Qué saca la bacteria de esta relación?

El exudado radicular

Simplificándolo, lo que obtienen las bacterias de esta relación es comida. Las bacterias le dan los elementos a la planta y esta a su vez exuda nutrientes ya procesados como aminoácidos, azucares, ácidos grasos… Todos estos son nutrientes metabólicos muy costosos ¿la planta los regala solo por comida? ¡Claro que no! tras siglos de relación la planta ha averiguado que varias de esas bacterias también producen fitohormonas como auxinas, citoquininas, giberelinas… Estas hormonas son muy interesantes para desarrollarse más y mejor que el resto de plantas (que son su competencia) (Steinauer et al., 2016).

Ahora surge una duda, si las plantas exudan todos estos nutrientes y hay muchas bacterias que provocan enfermedades ¿Por qué la planta no atrae a bacterias patógenas y enferma? Pues porque la planta selecciona que bacterias quiere atraer mediante la quimiotaxis.

Figura 1: Mediante el exudado radicular las plantas escogen que bacterias quieren atraer.

Quimiotaxis es la atracción que sufren algunos organismos, como las bacterias, hacia ciertas sustancias químicas. No tenemos que ver el exudado radicular como una perdida pasiva de nutrientes, sino como una negociación bacteria-planta, es como si mantuvieran una conversación química en la que la planta atrae a las bacterias y estas le proporcionan recursos (Alexander et al., 2017).

La exudación de las raíces es un proceso fundamental que determina las interacciones que se establecen entre las plantas y el suelo. Los metabolitos primarios (azúcares, aminoácidos y ácidos orgánicos), que se “pierden” por la raíz, en realidad son utilizados por los microbios que habitan en la rizosfera. Esta exudación está modulada tanto por la planta como por la microbiología del suelo, e incluso puede influir en la arquitectura de la raíz (Steinauer et al., 2016).

Figura 2: Las bacterias pueden liberar compuestos como el 2,4-diacetilfloroglucinol y la zearalenona que provocan un aumento de la exudación de metabolitos primarios, según sus intereses.

La mayor parte de la exudación se localiza en la punta de la raíz, denominada zona apical. Esta área es la primera parte de la planta en explorar un nuevo entorno de suelo y por tanto juega un papel crucial en las respuestas de las raíces a los estímulos ambientales (Canarini et al., 2019).

El fitobioma

El fitobioma se puede definir como el medioambiente y los organismos que interactúan e influyen con la planta. Es muy importante que el fitobioma sea beneficioso y diverso para evitar la entrada de patógenos y favorecer la fijación de nutrientes y la generación de fitohormonas.

Las señales de las plantas (el exudado radicular entre otros) ayudan a dar forma al fitobioma al reclutar, repeler y coordinar las interacciones entre diferentes organismos y el medio ambiente. Para atraer esta fitobiota beneficiosa, las raíces exudan una variedad importante de compuestos tanto de metabolitos primarios como secundarios. Estos últimos son los realmente interesantes a la hora de seccionar una fauna bacteriana concreta y especifica por parte de la planta (Steinauer et al., 2016).

Sin embargo, los metabolitos secundarios no son los únicos que ayudan a seleccionar la fitobiota. Los microbios que viven en el suelo se ven fuertemente atraídos hacia los aminoácidos, más que hacia otros componentes del exudado de las raíces, y la presencia de aminoácidos libres en la rizosfera contribuyen a la riqueza de la comunidad microbiana en la interfaz planta-suelo. No obstante, no a todos los microbios les interesan los mismos aminoácidos, y las variaciones en el contenido y tipo de estos en la rizosfera pueden producir variaciones en la comunidad microbiana (Oliveros-Bastidas et al., 2009).

A parte de nutrir y dar forma al fitobioma, los exudados radiculares también tienen una función defensiva. Cundo se sienten atacadas, tanto en la parte aérea como radicular, la planta produce algunos metabolitos secundarios con el objetivo de repeler al atacante y defenderse.

M.Remirez

Bibliografía

Alexander, A., Díaz, G., Carlos, J., & La, C. (2017). Efecto de los exudados radiculares de la “higuerilla” Ricinus communis L. (Euphorbiaceae) en la mortalidad de larvas de Gymnetis bonplandii Schaum (Coleoptera, Scarabaeidae). Arnaldoa, 24(1), 351–358. https://doi.org/10.22497/arnaldoa.241.24117
Canarini, A., Kaiser, C., Merchant, A., Richter, A., & Wanek, W. (2019). Root exudation of primary metabolites: Mechanisms and their roles in plant responses to environmental stimuli. Frontiers in Plant Science, 10(February). https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00157
Oliveros-Bastidas, A. D. J., Macías, F. A., Fernández, C. C., Marín, D., & Molinillo, J. M. G. (2009). Root exudates and their relevance to the allelopatic interactions. Química Nova, 32(1), 198–213. https://doi.org/10.1590/S0100-40422009000100035
Steinauer, K., Chatzinotas, A., & Eisenhauer, N. (2016). Root exudate cocktails: the link between plant diversity and soil microorganisms? Ecology and Evolution, 6(20), 7387–7396. https://doi.org/10.1002/ece3.2454