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Abril 2021 | Noticias

Se trata de una cepa de Pseudomonas que actúa contra las bacterias que promueven la formación de hielo en el punto de congelación

Bacteria ayudaría a proteger los cultivos de los daños causados por las heladas

Mitigar los efectos de las heladas podría tener soluciones que no incluyen equipos mecánicos. Investigaciones recientes han determinado que existe un nexo entre los daños causados por las heladas y ciertas bacterias presentes en las plantas y podría transformarse en una mejor solución para combatir ese tipo de bajas temperaturas extremas, según publicó Inside Climate News.

El fitopatólogo de la Universidad de California en Berkeley, Steven Lindow demostró  hace más de 40 años, que los cultivos agrícolas sensibles a las heladas esconden una bacteria llamada Pseudomonas syringae que hace que el hielo se forme a temperaturas de congelación superiores a lo normal. La bacteria es tan experta en la formación de hielo que hace unos años que se incorporó a las máquinas de nieve de las estaciones de esquí.

INCORPORAR BACTERIAS BENEFICIOSAS

Desde entonces, el investigador fue perfeccionando su foco de estudio, centrándose en la ecología microbiana para incorporar bacterias beneficiosas y otros microorganismos para transportar cepas promotoras de hielo. También detectó que, al crear condiciones adversas a las cepas dañinas podría reducir la dependencia de equipos que consumen mucho combustible y conservar el agua durante los años secos, que se volverán más comunes con el aumento de la temperatura.

Las plantas contienen aproximadamente un 90% de agua y sufren daños por heladas debido a la formación de cristales de hielo entre las células los cuales perforan sus membranas. Ante la falta de sustancias que produzcan hielo, pueden “súper enfriarse” o permanecer líquidas a temperaturas bajo cero, dijo Lindow, lo contrario a los que se sabe comúnmente, de que el agua se congela a 32 grados Fahrenheit. En ese escenario, agrega que las bacterias determinan de manera relevante la manera en las plantas se enfrían antes de que empiecen a congelarse y dañarse.

En sus primeras investigaciones concluyó que las plantas podían evitar daños por heladas cuando no estaban colonizadas por la bacteria P. syringae, que causa daños por heladas en muchos cultivos agrícolas relevantes. Después de buscar una proteína responsable de la propensión a la producción de hielo de las bacterias, Lindow descubrió cómo bloquearla eliminando el gen que codifica la proteína. Así surgieron las denominadas bacterias mutantes «hielo menos». Luego de esperar cuatro años para obtener la aprobación de uso, las evaluó en fresas y papas a fines de la década de 1980. Esas bacterias demostraron ser seguras y eficaces, pero nunca se comercializaron pues ninguna empresa quizo asumir los costos de desarrollar y probar un producto con alto rechazo de la población al ser editados genéticamente.

Sin embargo, el investigador había descubierto cepas naturales que también actuaban contra las bacterias promotoras del hielo. Esas cepas de Pseudomonas benignas y de origen natural no dejan espacio para que crezcan especies dañinas cuando se aplican a las plantas como aerosoles. Una cepa se comercializó, no para prevenir las heladas, sino por su capacidad para suprimir el fuego bacteriano, una devastadora enfermedad bacteriana en los manzanos y perales.

ECOLOGÍA MICROBIANA DE LOS SISTEMAS AGRÍCOLAS

Pese a todos los inconvenientes, Lindow continuó sus investigaciones contra las heladas mediante la gestión de comunidades microbianas, pero con otro foco. En vez de centrarse solo en la planta vulnerable a las heladas, se ha orientó en la ecología microbiana del sistema agrícola en su conjunto. Es decir, determinar el origen de las bacterias promotoras de hielo, cómo llegan a la planta y cómo interrumpir el proceso de colonización del microbio.

Recientemente terminó una prueba de varios años para prevenir las heladas mediante el manejo de comunidades microbianas en cultivos de cobertura establecidos entre hileras de viñedos usados con tres fines: fertilizar el suelo, controlar las malezas y reducir la erosión, entre otros beneficios ambientales. Su equipo trabajó con viticultores en los condados de Mendocino y Lake, donde unos 700 productores cultivan más de 28.000 acres de viñedos. El trabajo consistió en eliminar los cultivos de cobertura de diversas maneras. «Dependiendo de la situación, puede tener un gran impacto en la microbiología de la vid, especialmente a principios de la primavera, cuando las heladas son el mayor problema, al hacer que estas otras fuentes de bacterias escaseen», explicó el investigador.

Solo un puñado de especies bacterianas promueven el hielo y todas viven en las hojas de las plantas. Éstas son más vulnerables a las heladas cuando las bacterias formadoras de hielo se asientan sobre el crecimiento naciente. Aunque el suelo está lleno de bacterias, la variedad colonizadora de plantas emigra principalmente de las plantas adyacentes, dijo Lindow.

NEXO ENTRE LOS CULTIVOS DE COBERTURA Y LA TEMPERATURA DE CONGELACIÓN

Las concentraciones de bacterias en el aire, agregó el investigador, son mucho más altas cuando hay plantas verdes cerca que cuando no lo están. La cantidad de bacterias que provienen de las plantas, dijo, «es mucho más dramática de lo que jamás hubiera imaginado». En los predios, esas bacterias provienen de cultivos de cobertura y si bien se usan para mejorar la salud del suelo y controlar la erosión, “son los principales contribuyentes a la temperatura de congelación de esas plantas», reconoció el investigador.

En sus estudios, Lindow descubrió que los cultivos de cobertura mantienen altas poblaciones de bacterias promotoras del hielo durante el invierno. Por eso, pensó que al eliminar la vegetación podría detener el desarrollo de esas bacterias dañinas. Junto con Glenn McGourty, asesor emérito de viticultura y ciencias de las plantas para los condados de Lake y Mendocino, trabajó con los viticultores, tratando de hacer que las bacterias beneficiosas A506 Pseudomonas crecieran primero en los cultivos de cobertura y luego se extendieran a las vides. “Colonizó algunos cultivos de cobertura mejor que otros”, dijo McGourty.

Sin embargo, detectaron un inconveniente: a diferencia de otros cultivos agrícolas, las uvas no parecen soportar altas poblaciones de bacterias, por lo que era poco probable que las bacterias buenas se establecieran de todos modos. Entonces, la mejor opción de prevenir los efectos de las heladas fue limpiar los cultivos de cobertura, concluyó McGourty.

CULTIVOS DE COBERTURA CON BAJA FUENTE DE BACTERIAS

Pese a que las pruebas de campo aún no se han publicado, sugieren que eliminar la vegetación entre las vides, ya sea cortando, reclutando ovejas o rociando herbicidas, reduce la temperatura a la que se congelan las vides, lo que puede ser suficiente para ayudarlas a sobrevivir a una helada que de otro modo sería castigadora.

Como no había heladas cuando recorrieron los senderos del campo, Lindow llevó muestras de vid a su laboratorio para evaluar su susceptibilidad. Las pruebas mostraron que las plantas debieron soportar temperaturas de 3 a 4 grados más frías cuando se cultivaron sin cultivos de cobertura en comparación con aquellas con vegetación.

Debido a que los cultivos de cobertura ofrecen tantos beneficios ambientales, Lindow se preguntó si algunas especies albergaban más bacterias productoras de hielo que otras. Y determinó que algunas especies de guisantes y leguminosas, que enriquecen el suelo mediante la fijación de nitrógeno, parecen albergar poblaciones mucho más bajas de bacterias dañinas que las especies de gramíneas, dijo. “Los resultados parecen sugerir que, en áreas propensas a las heladas sería prudente considerar el uso de especies de cultivos de cobertura que tienden a ser fuentes pobres de bacterias nucleantes del hielo”, dijo Lindow.

OTROS MÉTODOS PARA ELIMINAR BACTERIAS PRODUCTORAS DE HIELO

En los últimos años, Lindow y McGourty también han intentado eliminar las bacterias promotoras del hielo rociando las vides con cobre, uno de los pesticidas más utilizados en la agricultura orgánica. En tanto, McGourty espera que algunos viticultores del condado de Mendocino traten sus vides con cobre esta temporada porque no hay mucha agua en el río Russian. «Y estamos realmente preocupados por tener suficiente protección contra las heladas», dijo.

Sin embargo, aplicar cobre tiene desventajas. Se necesitan varios días para que las proteínas de un microbio muerto se descompongan y pierdan su capacidad para producir hielo. Por lo tanto, el cobre debe aplicarse al menos una semana antes de una ola de frío. Y solo los tejidos rociados con cobre están protegidos, por lo que las plántulas y flores de rápido crecimiento que son más vulnerables a las heladas requieren aplicaciones repetidas. De ahí el interés de disponer de bacterias competitivias, pues crecen junto con la planta.

CONTROL DE HELADAS MEDIANTE LA ECOLOGÍA

Enfrentar a los microbios beneficiosos contra los dañinos se logra de un proceso ecológico que ocurre de forma natural. Las plantas entran al mundo en forma de brotes o de semillas, en su mayoría desprovistas de bacterias. En plantas sanas, millones de bacterias colonizan la superficie de sus hojas y protegen a sus huéspedes contra patógenos. Es probable que los monocultivos impidan el establecimiento normal de la microflora beneficiosa, haciéndolas susceptibles a los organismos nocivos.

Lindow ha pasado la mayor parte de su carrera experimentando formas de cambiar la microbiología de la planta para reducir la abundancia de microbios catalizadores del hielo. La cepa A506 Pseudomonas que él desarrolló hace años fue un ejemplo temprano de aumentar el número de microorganismos beneficiosos en las plantas antes de que la mala variedad pueda establecerse. Sus ensayos de vid más recientes fueron apoyados por una subvención dirigida a cultivos de cobertura, en lugar de las vides mismas.

A juicio de Glenn McGourty, la mejor opción es el manejo de la ecología microbiana frente al uso de cobre o antibióticos por la resistencia que se genera a ellos. «Lo que está sucediendo en la microflora de las plantas es un área emergente, y creo que es bastante emocionante», agregó. «Si pudiéramos manipular quién se presenta en la fiesta, podríamos proteger las plantas de las enfermedades y del congelamiento».