La bioestimulación es la técnica en la cual se aprovechan microorganismos nativos del suelo para fijar y solubilizar macro y micro nutrientes, así como segregar fitohormonas benéficas para la planta.
Como una mejor alternativa al uso de fertilizantes y estimulantes químicos, se aplican microorganismos promotores del crecimiento vegetal (PGPM por sus siglas en ingles “Plant Growth-Promoting Microorganism”, estos se definen como microorganismos habitantes de la rizósfera que estimulan el crecimiento de las plantas y aumentan el rendimiento de cultivos agrícolas. Entre ellos se encuentran Trichoderma harzianum, Pseudomonas fluorescens, Azospirillum brasilense y Bacillus subtilis. Los mecanismos por los cuales los PGPM inducen estos efectos positivos sobre las plantas son la fijación de N2, la solubilización de fósforo, solubilización de potasio y otros nutrientes, además promueven el crecimiento de las plantas y el desarrollo radicular por la producción de fitohormonas, la protección contra patógenos y la regulación del estrés.
Entre los solubilizadores de fosforo se encuentran Tricophyt® (Trichoderma harzianum) y Zen-pak® (Pseudomonas fluorescens). Ambos realizan esta actividad principalmente a través de la segregación de ácidos orgánicos tales como: ac. láctico, ac. cítrico, ac. tartárico y ac. succínico, que secuestran cationes y reducen el pH del suelo promoviendo la solubilización del fósforo inorgánico y liberando el fosfato al suelo. Además de eso Trichoderma harzianum secreta metabolitos quelantes y enzimas como la reductasa férrica, la fitasa y fosfatasa, que permiten la liberación del fósforo insoluble a partir de la hidrólisis de fitato y fosfato tricálico (fosfatos orgánicos e inorgánicos). De la misma manera, Zen-pak® (Pseudomonas fluorescens) segrega ácidos orgánicos y fosfatasas que actúan liberando los grupos fosfatos para ser absorbido por las raíces de las plantas.
Tricophyt® (Trichoderma harzianum) también participa en la solubilización de potasio; mediante la producción de proteínas del tipo polipéptidos. Estos alteran la concentración de metabolitos en el suelo para alterar su concentración de salinidad. Así, al mejorar y controlar los niveles de salinidad en el suelo, Trichoderma harzianum logra que la disponibilidad, transporte y movilidad del potasio (K⁺) hacia regiones de crecimiento de la planta, no sea inhibida por altos niveles altos de salinidad.
Además de la capacidad de solubilizar nutrientes, los PGPM son capaces de fijar de nitrógeno, como Everest® (Azospirillum brasilense) cuya fijación biológica se logra por la actividad de la nitrogenasa, esta es un complejo enzimático que consta de dos hierro proteínas: la proteína (I), llamada hierro-molibdeno-proteína, y la proteína (II), llamada hierro-proteína. La nitrogenasa es reducida y oxidada por la ferredoxina y la flavodoxina. Los electrones donados son transportados a la nitrogenasa, donde se activa a la Mo-Fe-proteína y se produce la reducción de nitrógeno, posteriormente siendo fijado como compuesto aminado al suelo. Así se transforma el nitrógeno atmosférico (N2) a NH3 y a partir de ello, en nitritos (NO2 ) y nitratos (NO3), que son absorbidos por las plantas.
Otro mecanismo por el cual Azospirillum brasilense fija nitrógeno es por Actividad Nitrato Reductasa (NR) que esencialmente es la acumulación de nitrito, que se da como producto de la respiración bacteriana de nitrato.
Azospirillum brasilense también tiene la cualidad de producir hormonas, al igual que Pseudomonas fluorescens, ambos producen giberelinas y citoquininas. Las giberelinas promueven la división célula vegetal y elongación de raíces primarias, y se ha reportado que aumentan el tamaño de los frutos. Estas hormonas promueven el crecimiento celular debido a que incrementan la hidrolisis de almidón y sacarosa para generar moléculas de fructuosa y glucosa. Al igual que las giberelinas, las citoquininas producen cambios en la morfología radical, específicamente estimulando el desarrollo de las raíces laterales.
Otras fitohormonas benéficas son las auxinas, que es secretada por A. brasilense,T. harzianum, P. fluorescens, entre otros muchos PGPM. Las auxinas del tipo ácido indol 3-Acético (AIA) regulan los procesos de expansión y división celular, de los que depende el crecimiento de la raíz primaria, lo que a su vez aumenta el número de raíces laterales y actúa como un catalizador de los tejidos meristemáticos primarios en las partes jóvenes de la planta.
La bioestimulación no se refiere solamente a impulsar el desarrollo, también promueve la activación de diversas rutas de señalización que permiten sensar y responder oportunamente a condiciones ambientales adversas, cuando la planta se encuentra estresada, esta produce ACC que por acción de la enzima ACC oxidasa, se convierte en etileno. Esta molécula, entre otros procesos, da lugar a síntomas de estrés o maduración prematura del fruto. Para detener este proceso las bacterias A. brasilense y P. fluorescens hidrolizan la ACC, precursora del etileno, gracias a la síntesis de la enzima ACC desaminasa, logrando así, la disminución de los síntomas del estrés en la planta, y en su caso, retrasando la maduración. Esto beneficia a los agricultores, ya que no hay impacto en el rendimiento, únicamente en la maduración, por lo que las ventanas de precio para diversos cultivos frutales pueden ser mejor aprovechadas. Las bacterias A. brasilense y P. fluorescens contienen genes específicos para sintetizar la enzima ACC desaminasa.
De esta manera es que el conjunto de moléculas microbiológicas actúan como señalizadores bioquímicos que promueven el desarrollo, enraizamiento y la tolerancia al estrés en las plantas. Además de aumentar la biodisponibilidad de nutrientes, mejorar la estructura y fertilidad de los suelos, lo que significa un impacto positivo al ambiente que rodea a la industria de la agricultura.
