Desarrollo de binomios microorganismo-planta para su uso en la recuperación de suelos degradados

Trabajo presentado en la III Reunión Científica del Programa Microambiente de la Comunidad de Madrid, celebrada en Madrid (España), el 13 de diciembre de 2013La simbiosis entre plantas y bacterias u hongos ectomicorrícicos puede favorecer la recuperación de suelos degradados. La selección de microorganismos y plantas tolerantes a estreses abióticos (salinidad, sequía, metales pesados, etc.) permitirá la obtención de sistemas simbióticos más eficientes. Nuestra investigación se ha centrado fundamentalmente en la simbiosis rizobioleguminosa, para su utilización en la fitorremediación de suelos contaminados por metales pesados. A partir de una colección de cepas de rizobios aisladas de suelos del distrito minero de Almadén, hemos seleccionado una cepa de Bradyrhizobium canariense por su resistencia a Hg y su capacidad de nodular plantas de Lupinus albus. Hemos demostrado que la inoculación de altramuz con esta cepa confiere a las plantas ventajas que permiten su crecimiento en presencia de Hg, mientras que plantas inoculadas con una cepa sensible se ven afectadas. En el mismo sentido, una cepa de Ensifer meliloti, obtenida en nuestro laboratorio, que sobreexpresa la proteína antioxidante flavodoxina presenta mayor tolerancia a estrés por Cd y al estrés oxidativo inducido por los herbicidas paraquat y atrazina. La inoculación de Medicago sativa con este rizobio produjo una mejora de la simbiosis en condiciones de estrés por Cd y por sal. Estos resultados sugieren que el uso de inoculantes con rizobios tolerantes a un estrés determinado favorece la tolerancia de la simbiosis a dicho estrés y por tanto sería recomendable para la recuperación de suelos marginales. También hemos desarrollado y validado un método rápido de “screening” y detección de variedades de M. truncatula tolerantes a metales pesados que ha permitido identificar cultivares sensibles y cultivares altamente tolerantes. Un mejor conocimiento de los mecanismos de respuesta y tolerancia a los metales pesados contribuirá a la selección de leguminosas y rizobios más tolerantes. Por ello, hemos comparado variedades tolerantes y sensibles de M. truncatula, observando diferencias en los patrones nutricionales, actividad amilasa y peroxidación lipídica que podrían estar relacionados con mecanismos de tolerancia. Por otra parte, en bacterias y plantas noduladas de M. truncatula, estamos caracterizando la enzima aldehído oxidasa (AO) que cataliza la última reacción en la síntesis de IAA y ABA, tiene un papel clave en el desarrollo y fisiología de la planta y en su adaptación a estreses. Los resultados sugieren que el estrés por Cd altera la expresión y la actividad AO de la planta y del bacteroide. Además, hemos comprobado que dicho estrés tiene un efecto a nivel de compartimentación iónica y de expresión de genes de transportadores iónicos en nódulos. Los resultados sugieren que el Cd afecta el balance Na+ /K+ de las células del nódulo y de los simbiosomas. Finalmente, en cuanto a la simbiosis ectomicorrícica, hemos comprobado que la inoculación de Pinus pinaster con un hongo seleccionado por su adaptación a condiciones post-incendio (Rhizopogon luteolus) o con una bacteria PGPR (Pseudomonas fluorescens) favorece el desarrollo de las plantas y su respuesta a estrés por sequía. La co-inoculación con ambos microorganismos induce un efecto sinérgico en el crecimiento y la ontogenia de las plantas. En conjunto, todos estos resultados revelan el alto potencial de aplicación de binomios microorganismo simbionte-planta para la recuperación de suelos degradados