Soluciones de la rizosfera para un trigo resistente al estrés
El cambio climático y el aumento de la población humana plantean retos críticos a la producción de alimentos. El mundo necesita cultivos básicos fiables que puedan resistir los factores de estrés relacionados con el clima, como el calor, la salinidad, las inundaciones y la sequía. El equipo del proyecto RhizoEng, llevado a cabo con el apoyo de las Acciones Marie Sklodowska-Curie, investigó cómo la señalización entre las secreciones de las raíces del trigo y los microbios beneficiosos del suelo puede producir plantas más resistentes.
Creación de una comunidad sintética en la rizosfera
La rizosfera es la zona del suelo donde las funciones metabólicas de una planta interactúan con los microorganismos circundantes. Cuando las plantas liberan en el suelo secreciones como aminoácidos, ácidos orgánicos y azúcares, estos exudados radiculares actúan como señales químicas que atraen a los microbios. Dada esta simbiosis natural, el equipo de RhizoEng planteó la hipótesis de que la creación de una comunidad sintética mediante la ingeniería de la rizosfera —la manipulación de los consorcios microbianos disponibles para los exudados radiculares— podría dar lugar a cepas de trigo más duras y resistentes a la sequía. Para probar esta teoría, el equipo de RhizoEng documentó minuciosamente los exudados radiculares presentes en una matriz de suelo natural, con lo que se creó un procedimiento normalizado y sistemático para extraer estas secreciones. En el proyecto también se llevó a cabo un cribado previo para seleccionar cepas microbianas beneficiosas y reactivas. Según Ajay Madhusudan Sorty, beneficiario de una beca de investigación de las Acciones Marie Sklodowska-Curie: «Este método nos permitió suministrar cepas microbianas específicas junto con componentes del exudado radicular como moléculas de señalización, lo que garantiza la presencia sostenida de las cepas inoculadas cerca de la zona radicular».
Experimentos interdisciplinarios en invernaderos
La ecología química —en particular la ingeniería de la rizosfera — es un campo emergente. El equipo del proyecto utilizó información y planteamientos de varias disciplinas, como la microbiología, la fitología, la biología molecular y la ecología molecular, para colmar la brecha del conocimiento sobre las interacciones hospedador-microbio en el suelo y crear una herramienta práctica para el cultivo. Los resultados del proyecto se basaron en dos experimentos realizados meticulosamente en invernaderos. Se identificaron por primera vez las características de los exudados radiculares del trigo en suelo natural en condiciones de sequía. En el segundo ensayo se investigaron las respuestas de los microbios beneficiosos para el trigo. En cuanto a los resultados de los experimentos en invernadero, Sorty explicó: «En condiciones de estrés, la adición de exudados radiculares sintéticos como mediadores de señalización de colonización mejora la ecología química de la rizosfera, lo que hace de este método una herramienta robusta para diseñar rizosferas de trigo contra la disbiosis inducida por el estrés, que es un desequilibrio en el microbioma».
La ingeniería de la rizosfera en el futuro
En RhizoEng se desveló por primera vez el comportamiento de señalización subterránea de los exudados radiculares del trigo en condiciones de sequía. El innovador método de la ingeniería de la rizosfera pone de relieve la importancia de la ecología química para la producción de cultivos resistentes a la sequía. A corto plazo, los prometedores resultados experimentales del proyecto se compartirán en las comunidades académica e investigadora, donde podrán elaborarse las intervenciones tecnológicas necesarias para abordar la gestión del estrés abiótico en los cultivos. Los próximos pasos a medio y largo plazo incluyen la ampliación de la estrategia de ingeniería de la rizosfera para una aplicación más amplia y la exploración de la eficacia del método en otros cultivos. Como señala Sorty: «Hemos identificado satisfactoriamente exudados que activan contrarrespuestas beneficiosas en los microbios que mitigan el estrés, lo que fomenta interacciones positivas generales con las plantas hospedadoras». Este resultado positivo merece un seguimiento. Gestionar un suministro estable de alimentos en condiciones adversas es un reto inminente para la humanidad, y los resultados del proyecto RhizoEng señalan un camino a seguir.
Palabras clave
RhizoEng, rizosfera, ingeniería de la rizosfera, trigo, resistente a la sequía, exudados radiculares, microbios beneficiosos, comunidad sintética, experimentos en invernadero, ecología química
