Microorganismos en el sustrato

Microorganismos en el sustrato

Los microorganismos están en todas partes: en el aire, en el agua, en las plantas y en el suelo. Pueden permanecer latentes durante largos períodos y en diferentes formas: esporas, mitocondrias (órgano de membrana cerrada que se encuentra en las células de la mayoría de los organismos) o hifas, y pueden llegar a vivir durante muchos años en una paleta de huéspedes muy variada. Si bien la mayoría de la gente piensa que, por definición, los microorganismos son perjudiciales, la vida, tal como se conoce, no sería posible si faltasen estas minúsculas formas de vida. En este artículo te explicamos cómo la presencia de microorganismos en el medio de cultivo influye en el crecimiento de las plantas.

Por Tanja Roovers, CANNA Research

Los microorganismos comprenden una amplia gama de especies, entre ellas, bacterias, protozoos, algas y hongos. La mayoría de estos microorganismos puede multiplicarse rápidamente si las circunstancias le son favorables, y pueden ejercer una gran influencia, tanto de manera positiva como negativa, en el desarrollo de las plantas que se cultivan en sustratos. El tipo de microorganismos que encontramos en un determinado sustrato depende de un número de factores tales como el clima, las propiedades del sustrato, las diferentes especies de plantas y otros microorganismos presentes igualmente en el sustrato.

Turba, fibra de coco, lana de roca y perlita

Uno de los factores más importantes que influyen en la vida de los microorganismos es el tipo de medio de crecimiento en el que se encuentran. Las principales diferencias se manifiestan entre los sustratos orgánicos, como la fibra de coco, la tuba o la tierra, y los sustratos inorgánicos, como las bolas de arcilla, la perlita o la lana de roca. Los microorganismos con una capacidad saprofítica alta (es decir, que se alimentan de materia orgánica muerta) se desarrollan mejor en sustratos que contienen materia orgánica, como la turba o el sustrato reutilizado. No obstante, las hojas muertas que se depositan sobre la superficie del sustrato o las plantas infectadas con partes necróticas, también contribuyen a su desarrollo.

La cantidad de oxígeno que contiene el sustrato determina si los microorganimos que van a desarrollarse en él son aerobios o anaerobios. La mayoría de las plantas necesita oxígeno en la raíz, por lo que normalmente encontraremos microorganimos aerobios. Las plantas cultivadas en sustratos con muy poco oxígeno son, por lo general, más débiles y son los microorganismos patógenos anaerobios los que se benefician de ello.

Todos los microorganismos tienen una temperatura óptima de crecimiento, por lo que la temperatura del sustrato y de la raíz influirán en la microflora circundante. La temperatura promedio, así como el rango de temperatura (noches frías o un día soleado de verano) determinan cuáles microorganismos pueden sobrevivir, lo mismo que el rango y la frecuencia de las fluctuaciones de temperatura.

Microorganismos en el sustrato
Proliferación de hongos en tomate cultivado en cubos de lana de roca.

Al igual que las plantas, la mayoría de los microorganismos prefiere un nivel de acidez entre pH 5,5 y 5,8. Niveles de pH altos o bajos, lo mismo que las fluctuaciones de pH, pueden perturbar el desarrollo de la microflora. Sin embargo, algunos microorganismos son capaces de crecer, e incluso proliferar, en condiciones extremas. La salinidad o el nivel de electroconductividad (EC) en el sustrato afecta igualmente la proliferación de microorganismos, lo mismo que el tipo y la composición de las sales contenidas en el sustrato. Esto resulta especialmente cierto en sales tales como el cloruro de potasio, capaz de cambiar la rizosfera de la planta y con ello las clases de microvida que pueblan la zona radicular.

En sustratos inorgánicos como la lana de roca, las bolas de arcilla o la perlita, la mayor parte de la microvida es compatible con el agua. Estos microorganismos se introducen a través de los sistemas de riego, el aire o las plantas, y sobreviven siempre y cuando el nivel de humedad sea lo suficientemente alto, incluso cuando solo hay pequeñas bolsas de humedad. Al igual que los microorganismos que se transmiten a través del suelo, estos también pueden ser de tipo benéfico o de tipo patógeno.

Otro aspecto que impacta sustancialmente la microvida en el medio de crecimiento es la presencia de pesticidas, ya que pueden acumularse en el sustrato o en el suelo cuando se usan por períodos de tiempo prolongados. Dependiendo de la clase de pesticida –tanto herbicidas como insecticidas, fungicidas o bactericidas– así influirá en la composición de la microvida presente en el sustrato.

Una cosa de la que podemos estar seguros es que los microorganismos tienen la capacidad de adaptarse a una gran variedad de circunstancias. Un ejemplo bien conocido es la resistencia de algunas bacterias a los antibióticos; si bien se trata solo de un cambio fraccional en su material genético, el efecto sobre la resistencia puede llegar a cobrar gran importancia.

Los beneficios de los microorganismos

La presencia de microorganismos puede tener tanto un impacto positivo como negativo, por lo tanto, no es necesario o deseable que se eliminen todos los microorganismos. La capacidad que tiene la cosecha para defenderse contra las infecciones depende, en gran medida (más no exclusivamente), de la presencia de microvida en el sustrato. Es difícil cuantificar este beneficio, ya que la microvida depende de numerosos factores. La capacidad de defensa se refiere a la actividad microbiana, la diversidad de grupos de actinomicetos (bacterias filamentosas), su población total y el porcentaje de degradación de celulosa por actinomicetos.

Si hay un buen balance de microvida en el sustrato, probablemente habrá menos necesidad de usar pesticidas o medidas como la esterilización del sustrato mediante vapor, lo que ayuda a reducir los costes. No solo cada vez son menos los pesticidas cuyo uso está permitido en la horticultura y en otras aplicaciones, sino que, además, son de alto costo. Por otra parte, en un sustrato estéril, los microorganismos más oportunistas se encontrarán con un espacio libre, sin competidores, y por lo tanto tendrán acceso ilimitado al espacio y a los nutrientes. Estos primeros “colonizadores oportunistas” no necesariamente son beneficiosos para el cultivo plantado en el sustrato. Es más prudente usar la microvida adecuada desde el principio para obtener un cultivo sano y de buen rendimiento. Los microorganismos pueden utilizarse incluso para mejorar la calidad de los sustratos reutilizados, en los que algunas bacterias realmente producen enzimas con capacidad de descomponer las sales acumuladas.

Microorganismos en el sustrato
Infección radicular por Pythium en tomate cultivado en fibra de coco

Las sustancias exudadas a través del sistema radicular como los azúcares, los aminoácidos y los fenoles están en capacidad de atraer o de repeler microorganismos. La posición de cada especie en el escenario de la competencia constante entre las bacterias puede influir en estas exudaciones radiculares. Las plantas se aprovechan de esta situación exudando sustancias que atraigan organismos benéficos, estableciendo una simbiosis con un microorganismo en particular. Un buen ejemplo de ello es la presencia de bacterias simbióticas en los nódulos radiculares de las plantas leguminosas, como los guisantes o las judías, que convierten el nitrógeno de la atmósfera en una forma que puede ser asimilada y utilizada por la planta.

Otra posibilidad es la introducción de ciertos organismos benéficos con el fin de eliminar los patógenos. Algunas clases de microorganismos no son muy competitivas y les cuesta trabajo colonizar sustratos que ya están siendo ocupados por otros microorganismos. Este puede ser un mecanismo para eliminar microorganismos patógenos. Mediante la introducción de microorganismos facultativos como los hongos micorriza o trichoderma en un sustrato limpio, se hace menos atractivo el medio de crecimiento para los microorganismos patógenos, protegiendo así la planta contra las infecciones.

Los microbios benéficos compiten con los patógenos por los nutrientes o la glucosa, y algunos antagonistas tienen su propio método para ganar ventaja. La bacteria seudomona fluorescente, por ejemplo, puede producir proteínas que transforman el hierro (Fe) ligeramente soluble en quelatos de hierro, de una mayor facilidad de absorción. Esto, a su vez, priva a los hongos del género fusarium del hierro que requieren para crecer, inhibiendo su desarrollo. La competencia por la glucosa también puede causar microbiostasis, lo que significa que las esporas del hongo patógeno en cuestión germinan mucho más lentamente debido a la falta de energía que obtienen a partir de la glucosa.

Los microorganismos antagonistas también están en capacidad de bloquear uno o más estados del ciclo de propagación de los patógenos. La especie de seudomonas P. Stutzeri, por ejemplo, interrumpe la formación de conidia (esporas asexuales de diferentes clases de hongos) y la formación y germinación de clamidoesporas (esporas latentes de pared gruesa en diferentes clases de hongos), pero no tiene ningún efecto en el crecimiento micelial (los cordones son capaces de transportar nutrientes sobre largas distancias). Las seudomonas también pueden producir antibióticos, lo cual puede ser otra táctica para eliminar los patógenos, mientras que otros microorganismos producen enzimas que atacan las paredes celulares de las especies competidoras. Los antagonistas que producen enzimas quitinolíticas tienen la capacidad de actuar contra los hongos patógenos. Se ha encontrado también que muchos organismos antagónicos o especies estrechamente relacionadas pueden cooperar para combatir un patógeno. Otros antagonistas simplemente agobian el microorganismo patógeno multiplicándose más rápidamente, privando así a la competencia de todo recursos y, por lo tanto, de cualquier posibilidad de sobrevivir.

Microorganismos en el sustrato
Desarrollo de algas en cubos de lana de roca.

Microorganismos patógenos o dañinos

La microvida en el sustrato también se manifiesta en forma de patógenos compatibles con la tierra o con el agua. Algunos de ellos pueden atacar a más de ochenta especies de plantas diferentes y su capacidad de recuperación significa que pueden ser muy importantes. Existen muchos microorganismos dañinos diferentes, lo que da lugar a una serie de infecciones y síntomas (pudrición de la fruta, decoloración y necrosis, por citar solo tres ejemplos) muy variados.

Algunos patógenos producen microtoxinas que pueden atacar la planta o la microvida en el sustrato. Los patógenos pueden ganar ventaja sobre otros microorganismos si son capaces de germinar más rápidamente y de mantenerse latentes por un período mayor cuando las condiciones no son óptimas. Las especies patógenas y no patógenas pueden estar muy estrechamente relacionadas, lo que dificulta el uso de antagonistas u otras medidas. Los patógenos pueden defenderse cuando se ven atacados por los antagonistas, ejemplo de ello es el fusarium que puede producir el ácido fusárico, el cual afecta las células de la planta y también puede inhibir la producción de antibióticos de seudomonas (esto fue descubierto durante una investigación en la Universidad de Wageningen en los Países Bajos).

Equilibrar los microorganismos

La mayoría de las infecciones por patógenos son, de hecho, y para empezar, el resultado de una planta débil. Las plantas sanas son resistentes y están en capacidad de responder a las infecciones producidas por microorganismos. Siempre y cuando la respuesta de la planta sea rápida y suficientemente fuerte, será capaz de superar la infección. Por lo tanto, asegurar que el clima y las condiciones del suelo son óptimas para el cultivo es aún más importante que contar con condiciones de crecimiento óptimas para los microorganimos (benéficos).

Lograr un buen balance de microorganismos en el sustrato durante un período de tiempo prolongado es un aspecto vital, no obstante, a veces el ciclo de crecimiento de una planta es demasiado corto para alcanzar este equilibrio. Inocular el sustrato con antagonistas es una posibilidad y, aunque los resultados no siempre son consistentes, en algunas ocasiones puede llegar a tener un efecto muy positivo sobre el crecimiento y la salud de la planta. En algunos casos, los resultados son comparables con el efecto de usar productos químicos tales como fungicidas, aunque puede que estos resultados no se manifiesten durante todo el período de crecimiento.

Los microorganismos presentes en el sustrato pueden resultar de gran ayuda en la inhibición de enfermedades en la planta, por lo que actualmente se están llevando a cabo múltiples investigaciones en esta área de la horticultura. Aunque esta tecnología aún no ha cobrado una presencia importante, las investigaciones realizadas por el Instituto Louis Bolk en los Países Bajos han demostrado que introducir microorganismos benéficos o añadir compostaje para incrementar la cantidad de microvida puede tener un gran efecto en el rendimiento de la cosecha.

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