SIGNUM, Un nuevo concepto sobre señales biológicas
SIGNUM
Un nuevo concepto sobre señales biológicas
Considerando los primeros inoculantes a base de turba no estéril, pasando por la revolucionaria capacidad de transformarlos en líquidos, la posibilidad de agregarles protectores bacterianos y finalmente de producirlos bajo Tecnología OsmoProtectora (TOP), se podría decir que la investigación ha dado frutos constantes y permanentes en materia de trabajos sobre bacterias y su relación con las leguminosas. Estos resultados acompañaron siempre las necesidades que el productor agropecuario pidió, sobrellevando y mejorando las dificultades de formulación y envasado.
Sin embargo, la ciencia nunca deja de sorprendernos y a medida que conocemos más profundamente la biología bacteriana, descubrimos nuevas posibilidades para potenciar todas sus cualidades.
Fruto de la alianza entre Rizobacter Argentina S.A. con el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de Cuba (INCA) por casi una década, estamos en condiciones hoy de lanzar al mercado una Nueva Tecnología, un Nuevo Concepto que va mucho más allá de un inoculante: SIGNUM.
Si quisiéramos participar de una experiencia sorprendente, más allá de lo que nuestra imaginación pensó jamás, deberíamos sumergirnos en el mundo de las comunicaciones químicas. Si además, nuestro objetivo fuera conocer específicamente cómo una bacteria es aceptada por una planta para "anidar" en su interior y cómo este organismo tan pequeñito es capaz de cambiar el metabolismo de la planta, tendríamos que hablar de Señales Planta-Microorganismo. Ahora bien, busquemos un traductor. Investigadores de Rizobacter y del INCA han estado años traduciendo esas comunicaciones y transformándolas en respuestas químico-biológicas. Poco a poco, fueron absorbidos por un mundo fascinante de diálogos sin palabras que tiene la simbiosis.
La simbiosis es una interacción permanente o transitoria de organismos de especies diferentes con beneficios para ambos, que se produce bajo determinadas condiciones ecológicas. Para que ello ocurra entre las bacterias del suelo y las plantas leguminosas, deben desarrollarse una serie de pasos ineludibles:
1) Producción y liberación de compuestos: tanto de la planta como de la bacteria (azúcares, vitaminas, aminoácidos, flavonoides, polisacáridos, factores de nodulación).
2) Activación de genes (nodulinas, nod, fix, nif, hsn).
3) Supresión e inducción de genes de defensa.
Todos estos procesos desencadenarán cada uno de los pasos que se llevan a cabo en la interacción rizobio-leguminosa:
a) Quimiotaxis.
b) Adhesión.
c) Deformación y curvatura del pelo radical.
d) Formación del cordón de infección.
e) División de células corticales.
f) Liberación de bacterias en el nódulo en formación.
g) Diferenciación a bacteroide.
h) Constitución final del nódulo.
i) Fijación biológica del dinitrógeno.
En el éxito de esta simbiosis se reconocen hasta la fecha tres determinantes esenciales:
Los factores Nod son considerados el primer determinante en la simbiosis (Long, 1996; de Haeze, 2002, Gage 2004). Solamente tipos y mezclas específicas de factores Nod permitirán al rizobio nodular determinada leguminosa (Spaink y col. 1995). Estas moléculas constituyen la llave para la puerta leguminosa (según Relic y col. 1994). Es decir, que los factores Nod están presentes en todas y cada una de estas interacciones exitosas, y por lo tanto, liberados sea cual fuere la marca de inoculante que se está usando, lo que cambia es su diversidad y concentración y por tanto su actividad biológica (Figura 1).
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Figura 1: Perfil de factores Nod producidos por Bradyrhizobium en diferentes inoculantes.
Durante el desarrollo del cordón infeccioso, el rizobio produce polisacáridos (lipopolisacáridos, exopolisacáridos, polisacáridos capsulares y glucanos cíclicos) que interactúan con la planta. Se les adjudica a estos polisacáridos una participación en el desarrollo del cordón de infección, en la invasión nodular y en la especificidad del hospedero, por lo que una simbiosis exitosa dependerá de su correcta composición, convirtiéndolo en el segundo determinante de la interacción (Perret y col. 2000, Gage, 2004).
Células procariotas y eucariotas poseen un sistema de transporte de proteínas a través de las membranas que las envuelven. Este proceso es indispensable en la biogénesis de los organelos, adquisición de nutrientes y también un factor de virulencia. Existen diferentes grupos de Sistemas de Secreción (TTSS). Se han identificados los genes de T3SS en B. japonicum, Sinorhizobium y Mesorhizobium. En todos los casos, mutaciones en los mismos han afectado la simbiosis (Hubber y col., 2004, de Lyra y col., 2006). Por lo que T3SS ha sido considerado como el tercer determinante de la interacción.
Figura 2: Porcentaje de colonización de raíces por cepas mutadas en el sistema T3SS y lps en comparación con la cepa salvaje.
Todos estos atributos que facilitan la interacción durante el proceso de simbiosis, también desatan otros mecanismos naturales agronómicamente destacables, como son: Resistencia al estrés abiótico (Figura 3) y Efectos sobre la germinación y el desarrollo de plántulas de soja (Figura 4).
Figura 3. Efecto de SIGNUM sobre la resistencia al estrés hídrico por defecto
Figura 4: Efecto de Factores Nod sobre la germinación de plántulas de soja.
Estas señales desencadenan procesos de alta importancia agronómica como lo son la resistencia a la falta de agua, a valores de pH extremos y a bajas temperaturas. Así como también, un desarrollo acelerado de la germinación en comparación con semillas que no han sido estimuladas.
En conclusión, la mejora de la simbiosis se obtendrá cuando se tengan en cuenta todos los factores que influyen en este proceso. Se hace necesario conocer la biología del microorganismo, activar sus mejores respuestas fisiológicas, conocer las leguminosas a nivel básico, y elucidar los componentes genéticos de la planta que determinan la interacción. No menos destacada es la posibilidad de eliminar cualquier factor abiótico que pueda constituir un estrés para los organismos que participan del proceso. Según Catroux y col. (2001) entramos a la era biotecnológica conociendo cada vez más sobre las leguminosas a nivel genético, pero sólo pocas veces logramos traducir esta información en productividad.
SIGNUM es ese paso bio-tecnológico que permite acelerar la comunicación entre hospedero y huésped. Es la estimulación natural, sin modificaciones genéticas ni químicas, que
acompaña a la naturaleza. Es parte del manojo de llaves que necesitamos para estimular la germinación, hacer exitosa la nodulación, tener respuestas favorables ante condiciones adversas y proteger nuestros cultivos desde que emergen. Desde hoy, las señales del lenguaje simbiótico se llaman SIGNUM.
Ing. Agr. Micaela Zaro
Dpto. Marketing
RIZOBACTER ARGENTINA S.A.
Agradecimiento: a la Dra. María Caridad Nápoles, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de Cuba (INCA), por brindar generosamente material técnico de propia investigación para el presente artículo.