¿Qué relación tienen las lombrices de tierra con las bacterias presentes en el suelo?, ¿cuál es el impacto de esta interacción en la presencia de enfermedades de las plantas?

Estas preguntas podrán ser respondidas con el trabajo de investigadores del Instituto de Ecología (Inecol) interesados en conocer si este mutualismo interviene en la prevalencia de enfermedades en cafetales del estado de Veracruz.

A través de este proyecto —que se realiza con recursos de la convocatoria de Investigación Científica Básica del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt)—, los especialistas analizarán el efecto que puede tener la presencia de la lombriz de tierra Pontoscolex corethrurus en las comunidades bacterianas de la rizósfera del café.

La doctora Isabelle Barois Boullard, responsable técnica del proyecto “Diversidad bacteriana del suelo de la rizósfera del café antes, durante y después de su paso por el intestino de la lombriz de tierra Pontoscolex corethrurus”, explica a la Agencia Informativa Conacyt que las lombrices de tierra son un importante aliado de los suelos en sus procesos edáficos, para la mineralización de nutrientes y formación de humus; además de ser facilitadoras en el control de plagas y auxiliares en el drenaje y purificación del agua.

En tanto que promueven el crecimiento de las plantas debido a que sus excretas estimulan el desarrollo de las raíces, su penetración dentro del suelo, la absorción de nutrientes y el intercambio de gases.

Estos organismos tienen interacciones trascendentales con microorganismos del suelo, debido a que estimulan y seleccionan los microorganismos y se ha demostrado que P. corethrurus tiene alta capacidad para incorporar materia orgánica fresca al suelo y para modelar las poblaciones microbianas.

La investigadora detalla que estudios recientes muestran que la rizósfera del café hospeda microorganismos benéficos, pero se desconoce la diversidad taxonómica y funcional de las comunidades bacterianas, ello porque a la fecha no se ha podido cultivar la mayoría de los microorganismos de la rizósfera.

Afirma que con las nuevas tecnologías moleculares, como la secuenciación masiva o la metagenómica, se puede investigar la microbiota de la rizósfera y sus funciones para la productividad de la planta y la fertilidad del suelo.

Es por ello que, a través de esta línea de investigación, se pretende caracterizar la biodiversidad de las bacterias que se encuentran en el intestino y las excretas de la lombriz P. corethrurus provenientes de cafetales de una finca en Coatepec, Veracruz, para determinar en qué grado puede afectar directa o indirectamente la estructura de la comunidad bacteriana de la rizósfera, así como su efecto en el contenido de compuestos que tienen un importante efecto en el desarrollo vegetal.

Enriquecer la investigación

La doctora Barois Boullard ha dedicado su carrera científica al estudio de las lombrices de tierra. En la década de los 80 se doctoró en ecología de suelos al trabajar de la mano del doctor Patrick Lavelle, especialista en lombrices tropicales. En esa ocasión estudió las interacciones entre las lombrices de tierra geófagas tropicales y la microflora para utilizar la materia orgánica del suelo.

“En la tesis de doctorado determiné el efecto de las lombrices sobre las bacterias del suelo midiendo su respiración, porque es una manera de saber qué está activo, y en el contenido intestinal, ya que son lombrices que comen 100 por ciento tierra, ahí pude demostrar que las lombrices activaban los microorganismos pero nunca supe bien qué microorganismo lo hacía. Ahora con este proyecto y la posibilidad que tenemos de ver realmente quién hace qué, o qué sustancias son, porque las bacterias generan hormonas, cuerpos activos que hacen responder a la planta, entonces vamos a intentar ver toda esa cadenita con el café”, detalla.

En entrevista, la investigadora nacional nivel I refiere que este proyecto representa una oportunidad de regresar a su antigua línea de investigación para responder a las preguntas que aún siguen haciéndose.

Para ello es esencial el equipo y herramientas analíticas de punta que posee el clúster científico y tecnológico BioMimic®, con el cual podrán ver y medir sustancias de manera muy fina.

Para la caracterización de las comunidades bacterianas y su rol funcional en el intestino de la lombriz y en la rizósfera del café, se extraerán el ADN y ARN de las muestras de suelo rizosférico y se hará uso del secuenciador Illumina MiSeq. Para las sustancias promotoras de crecimiento se hará uso del sistema de cromatografía de líquidos de ultra alta resolución (UPLC, por sus siglas en inglés).

En la investigación —que está en sus inicios— participan los doctores Frédérique Reverchon y José Antonio Guerrero Analco, investigadores de la Red de Estudios Moleculares Avanzados del Inecol; el doctor Luc Villain, del Centro de Cooperación Internacional en Investigación Agronómica para el Desarrollo (CIRAD, por sus siglas en francés), que realiza una estancia en este centro público del Conacyt, y el doctor Manuel Blouin, que colaborará desde l’Institut National supérieur des sciences agronomiques, de l’alimentation et de l’environment en Dijon, Francia; además de los técnicos académicos Ofelia Ferrera Rodríguez, Juan Luis Monribot Villanueva, Emanuel Villafán de la Torre y del Laboratorio de análisis químicos de suelo, agua y plantas.

Trabajo colaborativo

El proyecto contempla experimentos en invernadero de manera comparativa sobre la variedad de café Coffea arabica(por ser la especie cultivada de mayor interés en México) y la variedad porta-injerto C. canephora (por ser un injerto en pleno desarrollo en el país), a fin de reconocer qué tan diferentes son sus rizósferas y cuán fuerte es el efecto de la lombriz en ambas especies y en sus comunidades bacterianas.

Los experimentos se harán a través de métodos analítico y comparativo en muestras con y sin lombriz, para analizar la diversidad bacteriana presente en ambas y la presencia e incremento de sustancias.

“La idea es saber si la lombriz estimula ciertas bacterias, o si estas lo hacen por sí solas; queremos descubrir quién hace qué, y ver en el café y sus raíces si hay una respuesta a eso”, agrega.

En estos trabajos, la doctora Frédérique Reverchon —especialista en microbiología de suelos— analizará la biodiversidad de las bacterias antes, dentro del intestino y una vez que salen de las lombrices; además se analizará a nivel molecular cuáles son las bacterias que producen las sustancias que provocan resistencia a las enfermedades o crecimiento en las plantas.

Diseno experimental de las fincas 1

El doctor José Antonio Guerrero Analco será el responsable de la química orgánica para determinar el contenido de auxinas y otros promotores de crecimiento en la rizósfera de las dos especies de café, así como en el intestino y excretas de P. corethrurus.

El doctor Luc Villain, quien es especialista en nematodos en el café, tendrá a su cargo el estudio de los cafetos y su rizósfera; en tanto que el doctor Manuel Blouin colaborará con lo referente al modelo de interacción lombriz-microorganismo-planta.

Posibles aplicaciones

En México, el cultivo del café es una de las principales actividades productivas, al sembrarse en cerca de 690 mil hectáreas en 12 estados y generar un valor en el mercado de alrededor de 30 mil millones de pesos anuales; Chiapas, Veracruz, Oaxaca y Puebla son los principales estados productores al colaborar con 84 por ciento de la superficie sembrada; a la fecha, el país es el principal productor de café orgánico del mundo, señalan datos de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa).

La roya (Hemileia vastatrix) y la corchosis de la raíz (provocada por el nematodo Meloidogyne paranaensis) son las principales enfermedades que afectan el café.

Isabelle Barois señala que en el proyecto que sometieron a consideración del Conacyt solamente hacen énfasis a la investigación sobre las interacciones lombrices-bacterias en la rizósfera; no obstante, el conocimiento que se genere podría aplicarse a la búsqueda de soluciones para atacar la corchosis de la raíz.

Indica que el doctor Blouin fue de los primeros en demostrar científicamente que la presencia de lombrices hacía que las plantas reaccionaran con mejores defensas contra enfermedades, en particular contra los nematodos. Además, refiere que recientemente un estudiante de maestría (Puga-Ayala) estudió el efecto de la presencia de P. corethruruscon la corchosis en el café (cuando el nemátodo penetra la raíz provocando su engrosamiento y eventualmente la muerte de la planta) e in vitro mostró que cuando hay lombrices hay menos nematodos y las plantas tienen una mejor tolerancia a la enfermedad. Es por ello que el proyecto abre la oportunidad de desarrollar más líneas de investigación que tengan un impacto directo.

Fuente: Agencia Informativa Conacyt