Una rizósfera con un ecosistema equilibrado y biodiverso
En el caso de plantas del género Vaccinium, que incluye a todas las especies llamadas arándano, como el arándano azul, Vaccinium corymbosum, o arándano rojo, cuando estas se desarrollan, liberan exudados por las raíces que hacen que la rizosfera sea rica en nutrientes y posea una alta cantidad de microorganismos que forman parte de procesos críticos de la fisiología y la morfogénesis de la planta.
Dichos nutrientes mejoran el crecimiento del cultivo y brindan protección contra microorganismos patogénicos, ya que benefician la estructura del suelo y la tolerancia a las toxinas. La información acerca del microbioma de la rizosfera del género Vaccinium es muy limitada. La rizosfera de especies de Vaccinium (V. corymbosum, V. darrowii Camp, V. virgatum Aiton) se conforma de una diversidad de microorganismos procariotas y eucariotas, incluyendo rizobacterias benéficas y hongos. Los microorganismos tienen diversas funciones en los suelos y en las plantas, las cuales dependen de factores bióticos, como la composición del suelo, interacción y la competencia entre microorganismos. Estos degradan y transforman la materia orgánica proporcionando carbono, nitrógeno y energía para los sustratos y tienen un rol importante en la formación y estabilización de los agregados del suelo. Su contribución principal a la agregación del sustrato se genera por medio de hifas en las partículas del suelo. Las hifas de los hongos exudan polisacáridos que forman una malla que une a las partículas del suelo para obtener macro agregados. Asimismo, estos proporcionan protección contra la sequedad y humedad extrema, reducción o carencia de nutrientes, y mejoran la retención del suelo.
Los agregados del suelo son unidades estructurales estables de partículas del suelo enlazadas, resultado de varios procesos físicos, químicos y biológicos. Se clasifican por el tamaño en macro agregados, mayor a 250 µm, y micro agregados que son menores a 205 µm. Los agregados son importantes para la conservación de la porosidad del suelo y la provisión de su estabilidad frente a problemas de erosión.
La competencia, es la conducta desigual de dos o varios organismos frente a una misma necesidad de un recurso, en la que la utilización de éste reduzca el espacio disponible para el resto. La competencia entre hongos puede ser por espacio y recursos nutricionales. Los hongos poseen la habilidad de interferir unos con otros, esta interferencia puede ser física, de contacto hifal directo o detención del crecimiento por producción de compuestos o lisis de la hifa. Las interferencias físicas establecen barreras hifales en las zonas de contacto, y pueden ocasionar el sobrecrecimiento de colonias o la formación de enrollamientos. La interferencia química provoca que los hongos patógenos de las plantas necesiten de varios nutrientes para llevar a cabo el ciclo de germinación e infección. Entre los factores nutricionales más comunes que involucran las interferencias químicas están el carbono, el hierro y el nitrógeno.
Se han encontrado microorganismos patógenos como Phomopsis en Vaccinium corymbosum, los cuales permanecen por un largo periodo de tiempo en estado de latencia durante el desarrollo de la planta. Estos pueden actuar como necrotrófos, alimentándose de los nutrientes de planta o como saprofíticos, nutriéndose de la materia orgánica, e interfiriendo el desarrollo y rendimiento de la planta, debido a los daños generados en el cultivo. A su vez, se ha reportado Colletotrichum y Coleophoma como asociados al fruto de Vaccinium macrocarpon y ascomicetos en especies de Vaccinium angustifolium como Nemania diffusa, Allantophomopsis lycopodina, y Strasseria geniculata, ubicados principalmente en los tallos.
Rizobacterias y hongos, de mucha importancia en la agricultura
Los microorganismos benéficos tienen diversas funciones en las plantas, que varían según los factores bióticos y abióticos presentes. Entre estas funciones se pueden mencionar, el control de enfermedades y plagas, incrementar la disponibilidad de nutrientes, disminuir la aplicación de pesticidas, y aumentar el rendimiento del cultivo. Los microorganismos benéficos se encuentran en una constante interacción con otros organismos, lo que genera un ambiente en quilibrio y con una amplia biodiversidad. La importancia de los microorganismos en la agricultura ha aumentado, ya que están directamente relacionados con la salud de las personas y la formación de la planta.
Existen dos clases de microorganismos que favorecen el desarrollo de los cultivos: las rizobacterias y los hongos. Las rizobacterias generan simbiosis en las raíces de las plantas, tales como el Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium; y hongos ectomicorrícicos presentes en los árboles, que ayudan a tolerar la salinidad del suelo, favorecen la obtención de agua y promueven la síntesis de enzimas antioxidantes.
Los microorganismos de la rizosfera mejoran la estructura del suelo, ya que incrementan la disponibilidad de nutrientes como el fósforo y nitrógeno, minerales que están asociados con el crecimiento, desarrollo vegetal. De igual manera, estos microorganismos aumentan la protección contra factores abióticos como la salinidad y el exceso de metales pesados, que limitan el desarrollo de las actividades fisiológicas y bioquímicas de la planta.
En la rizosfera se generan procesos de intercambio catiónico, absorción de nutrientes y producción de exudados por parte de la raíz. La rizosfera se subdivide en tres zonas básicas, la endorizosfera: donde se encuentra el tejido radicular; el rizoplano que se refiere a la zona donde está la superficie de la raíz y que se adhieren los microorganismos del suelo, y el ectorizosfera que consiste en el suelo inmediato a la raíz. La amplitud de la rizosfera varía dependiendo del tipo de suelo, la especie y la edad de la planta.
El género Vaccinium forma simbiosis con micorrizas ericoides, que permiten a la planta colonizar suelos con pocos nutrientes y beneficia el crecimiento de las raíces. Estas micorrizas pueden formarse en el exterior o interior de las plantas, dependiendo de características estructurales, taxonomía de los hongos y la especie. Los microorganismos endófitos presentes en el género Vaccinium, permiten que la planta sea capaz de generar metabolitos bioactivos, aumentar su capacidad de resistencia ante fitopatógenos e incrementar su desarrollo.
Se han encontrado hongos formadores de micorrizas, que contribuyen a la alimentación de las plantas y aumentan la resistencia a condiciones climáticas adversas; asegurando así la calidad del fruto y productividad de la planta.
Las micorrizas son una agrupación simbiótica conformada por las raíces de las plantas y las hifas de los hongos. Las hifas de estos hongos permiten poner a disponibilidad de la planta los minerales presentes en el suelo como: nitrógeno, calcio y potasio, a su vez, disminuye las sustancias orgánicas localizadas en la raíz, incrementando la capacidad de tolerar el estrés hídrico y salino. Estos microorganismos son reconocidos por estimular la obtención y disponibilidad de nutrientes. Para ello es importante que la colonización interna esté correctamente definida desde la raíz de la planta hasta el suelo.
Las endomicorrizas se caracterizan por presentar hifas que se introducen por medio de la raíz al interior de las células, pero no forman estructuras visibles en el exterior de las raíces. Las ectendomicorrizas, al igual que las ectomicorrizas, se desarrollan al exterior de la raíz y penetran el interior de las células corticales. A su vez, las células epidérmicas y vegetales presentes en la planta tienen grupos fúngicos como Phomopsis sp, Lachnum sp. y Sordariomycetes sp.
Los rhizobios por otra parte, son bacterias conocidas por estimular el crecimiento vegetal y se encuentran en las raíces de las plantas. Se caracterizan por ser fijadoras de nitrógeno y generar el desarrollo de nódulos. Se considera que alrededor del 80% del nitrógeno del planeta se debe a la acción de las bacterias Rhizobium . Los nódulos son estructuras radiculares formadas de asociaciones simbióticas entre planta y las bacterias que influyen directamente en el desarrollo, reproducción y fotosíntesis de las plantas. La formación del nódulo en la raíz depende de un proceso de desarrollo del nódulo y sus tejidos, y el proceso de infección de la raíz. El proceso de infección está dado por la interacción de Rhizobium y factores de nodulación o factores Nod. Los factores Nod son moléculas de señalización simbiótica que le otorgan especificidad al huésped para la infección; inician la división celular en la raíz hasta que se forma el nódulo y actúan en la fijación del nitrógeno. El proceso de formación inicia con la adhesión de Rhizobium en los pelos radicales de la planta y luego se excretan los factores Nod, que desencadenan a la formación de un nódulo primordio. Posteriormente, se forman estructuras tubulares denominadas hilos de infección, donde se forman y liberan bacterias en las células de los nódulos de las plantas. La interacción entre huésped-Rhizobium se genera por medio de la secreción de flavonoides de la planta que son reconocidos por las bacterias y luego sintetizados como factores Nod.
Gracias a que se trata de una medida sostenible y económica para el control biológico de enfermedades, se emplean microorganismos endófitos
Las endomicorrizas se caracterizan por presentar hifas que se introducen por medio de la raíz al interior de las células
Otras comunidades fúngicas presentes en Vaccinium son Rhizoscyphus ericae y Phialocephala fortinii en las raíces Vaccinium membranaceum. Rhizoscyphus ericae y Phialocephala fortinii, que incrementan la absorción de nitrógeno y fósforo y llegan a las hojas. Estas asociaciones son esenciales para el desarrollo vegetal en el proceso de fructificación y floración