Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB) ofrecen una vía prometedora para mejorar la salud de los cultivos y reducir la dependencia de los agroquímicos tradicionales. Sin embargo, estos microbios beneficiosos suelen ser frágiles, lo que dificulta su incorporación en productos prácticos y estables en almacenamiento. Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva técnica para encapsular y estabilizar estas bacterias, abriendo la puerta a la creación de “probióticos” personalizados para plantas que pueden utilizarse junto con los agroquímicos existentes.
Las bacterias beneficiosas, conocidas como bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB), tienen un potencial significativo para mejorar la salud y el crecimiento de las plantas al ayudar en la absorción de nutrientes y ofrecer protección contra plagas y patógenos. Sin embargo, su aplicación generalizada en la agricultura se ha visto obstaculizada por su fragilidad inherente. Como explica John Cheadle, coautor principal y estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, “Muchas de las bacterias beneficiosas que conocemos son bastante frágiles, lo que dificulta su incorporación en productos prácticos y estables que puedan aplicarse a las raíces o las hojas de las plantas”. Esta fragilidad dificulta la creación de formulaciones estables que los agricultores puedan almacenar y aplicar fácilmente.
Un obstáculo importante ha sido la incompatibilidad de estas bacterias beneficiosas con los agroquímicos convencionales como los pesticidas y los fertilizantes. Según Saad Khan, coautor correspondiente y profesor de INVISTA en NC State, “Un desafío de larga data para el uso de estas bacterias ha sido que si se intentaba crear una única aplicación que las combinara con agroquímicos, como pesticidas o fertilizantes, las bacterias morirían”. Esta limitación ha impedido que los agricultores aprovechen los beneficios de las PGPB en combinación con sus prácticas agrícolas existentes, lo que requiere aplicaciones separadas que pueden ser menos eficientes y más costosas.
Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una técnica novedosa para abordar este desafío mediante la creación de una emulsión hecha a medida. Esta emulsión encapsula eficazmente las PGPB, protegiéndolas y permitiendo su almacenamiento y aplicación junto con los agroquímicos. La emulsión se compone de algunos ingredientes clave: una solución salina que contiene las PGPB, un aceite biodegradable y un polímero biodegradable derivado de la celulosa. Para su prueba de concepto, los investigadores utilizaron *Pseudomonas simiae*, que actúa como biopesticida al promover la resistencia a los patógenos, y *Azospirillum brasilense*, que funciona como biofertilizante al fijar el nitrógeno.
La estructura de la emulsión es crucial para su éxito. Cuando la solución salina que contiene las bacterias se mezcla con el aceite y el polímero, el aceite se descompone en diminutas gotas dispersas por toda la solución salina. El polímero de celulosa se adhiere entonces a la superficie de estas gotas de aceite, impidiendo que se fusionen. Esto crea una suspensión estable, similar en concepto a un aderezo para ensaladas donde las gotas de aceite se mantienen en suspensión dentro de una base acuosa. Esta estructura única permite que las PGPB se entreguen eficazmente simultáneamente con los agroquímicos dentro de la misma formulación, ofreciendo un enfoque optimizado para los cultivadores.
La eficacia de esta emulsión para preservar la viabilidad bacteriana se demostró mediante una prueba de almacenamiento. Los investigadores compararon las tasas de supervivencia de las PGPB almacenadas en la emulsión frente a las almacenadas en una simple solución salina a temperatura ambiente. Los resultados fueron significativos: después de cuatro semanas, la población de *P. simiae* en la emulsión fue un notable 200% superior a la del control salino, mientras que la población de *A. brasilense* mostró un aumento aún más impresionante del 500%. Estos datos respaldan firmemente la capacidad de la emulsión para mejorar la supervivencia de estas bacterias frágiles durante períodos prolongados.
Además, los investigadores investigaron la compatibilidad de la emulsión con los pesticidas. Incorporaron el pesticida fluopiram en la emulsión y también prepararon una solución separada de fluopiram en solución salina. Para evaluar la eficacia del pesticida, introdujeron nematodos *C. elegans*, que sirvieron como sustituto de las plagas agrícolas, en ambas formulaciones. Si bien el pesticida en solución salina eliminó rápidamente todas las plagas en una hora, la formulación a base de emulsión demostró un efecto más gradual, matando al 95% de las plagas en 72 horas. Como señala Mariam Sohail, coautora principal y reciente graduada de doctorado de NC State, “Esto es valioso saberlo, ya que sugiere que nuestra técnica podría usarse estratégicamente para brindar protección sostenida contra plagas o patógenos específicos”. Esto indica que la emulsión no solo protege a las bacterias, sino que también permite la liberación controlada y la actividad sostenida de los agroquímicos incorporados.
Más allá del almacenamiento en el laboratorio, los investigadores también evaluaron el rendimiento de la emulsión cuando se aplicó al suelo. John Cheadle afirma: “También demostramos que la emulsión mejoró la supervivencia y el éxito reproductivo de estas bacterias cuando se aplicó al suelo, en comparación con la aplicación de las bacterias al suelo sin la emulsión”. Este hallazgo es fundamental para la aplicación práctica de esta tecnología, ya que confirma que los beneficios observados en condiciones de almacenamiento controladas se traducen en el complejo entorno del suelo, donde las bacterias están destinadas a funcionar.
Las posibles implicaciones de esta tecnología son de gran alcance. Al permitir la co-entrega de bacterias beneficiosas y agroquímicos, esta técnica abre la puerta a la creación de una amplia gama de aplicaciones personalizadas para cultivos. Tahira Pirzada, coautora correspondiente e investigadora de NC State, destaca los beneficios potenciales: “De la misma manera, un microbioma vegetal saludable permite que las plantas hagan un mejor uso de los nutrientes disponibles en el suelo y sean más resistentes a los patógenos. Esto puede permitir a los cultivadores usar menos fertilizantes y pesticidas sin perjudicar la producción de cultivos”. Esto sugiere que la tecnología podría contribuir a prácticas agrícolas más sostenibles al reducir potencialmente la dependencia de insumos químicos, manteniendo o incluso mejorando los rendimientos de los cultivos.
Los próximos pasos para esta investigación implican avanzar hacia pruebas a mayor escala. Según Saad Khan, “Los próximos pasos implicarán pruebas en invernaderos y, más adelante, microparcelas”. Esta progresión de los estudios de laboratorio a condiciones de campo más realistas es esencial para evaluar el rendimiento de la tecnología en diversos entornos y con diferentes especies de plantas. Los investigadores también planean explorar la compatibilidad de la emulsión con una gama más amplia de PGPB y otros ingredientes activos para ampliar las posibles aplicaciones de este innovador sistema de administración. Esta investigación en curso es prometedora para el desarrollo de nuevas herramientas que pueden mejorar la salud de las plantas, mejorar la utilización de nutrientes y proporcionar un control eficaz de plagas y patógenos, lo que en última instancia contribuye a una agricultura más eficiente y sostenible.
Investigadores desarrollaron una nueva técnica de emulsión que aumenta significativamente la supervivencia y eficacia de bacterias benéficas para plantas (PGPBs) al combinarlas con agroquímicos. Este avance permite crear “probióticos” personalizados para plantas, reduciendo potencialmente la dependencia de fertilizantes y pesticidas, y mejorando la salud de los cultivos y la resistencia a plagas. Se planean pruebas adicionales, pero esta innovación promete mucho para la agricultura sostenible y un enfoque más equilibrado en la producción de cultivos.
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