Las legumbres (Leguminosae o Fabaceae) inclu-yen unas 18.000 especies distribuidas en aproxi-madamente 750 géneros entre las que se

cuentan la soja, la alfalfa, el trébol y las que produ-cen las arvejas o porotos. Las legumbres constitu-yen la fuente más importante de alimentosvegetales tanto para los seres humanos como parael ganado. La legumbres además son esencialespara mantener el balance de nitrógeno del suelodebido a su capacidad de albergar bacterias que uti-lizan nitrógeno gaseoso que proporcionan a lasplantas la fuente de este elemento sin consumir loscompuestos nitrogenados presentes en el suelo.

La simbiosis

La simbiosis es una de las más importantesinteracciones biológicas. Los organismos que parti-cipan en ella se benefician mutuamente en situacio-nes en las que ninguno de ellos podría realizar unafunción vital o sobrevivir aisladamente. Para queuna simbiosis tenga lugar, dos o más organismosdiferentes deben vivir en inmediata proximidad.Algunas simbiosis microbianas involucran sólo amicroorganismos, mientras que en otras existenasociaciones de microorganismos con insectos,plantas o animales superiores.

Un ejemplo de simbiosis es la fijación simbióti-ca de nitrógeno. En ella se establece una relación deeste tipo entre bacterias heterótrofas (esto es, quedependen de un sustrato orgánico como principalfuente de carbono) de los géneros Rhizobium yBradyrhizobium (denominados colectivamente rhi-zobios) y plantas leguminosas. Los microorganis-mos son albergados por raíces o tallos y así logran,mediante sistemas enzimáticos específicos, que elnitrógeno gaseoso (N2) que no es aprovechable porlas plantas se transforme en amonio que puede serutilizado por ellas. La asociación es mutuamentebeneficiosa porque permite que las bacterias obten-gan hidratos de carbono del vegetal mientras queeste se beneficia incorporando nitrógeno del aire.Esto a su vez impide que el suelo pierda sustanciascon nitrógeno.

La bacteria

En 1838, el francés Boussingault demostró lacapacidad de las leguminosas para emplear el nitró-geno atmosférico, pero solo 50 años más tarde, losalemanes Hellriegel y Nilfarth mostraron de maneraindiscutible que esta capacidad era propia de lasleguminosas que forman nódulos en sus raíces yque es en estos nódulos (véase figura 1) donde se

produce la fijación de nitrógeno. Los nódulos pue-den adoptar diferentes formas. Es así como existennódulos aproximadamente esféricos, cilíndricos,aplastados y a menudo otros que presentan formastotalmente irregulares. El aislamiento del rhizobiopor el botánico y fitopatólogo holandés Beijerincken 1888, dio lugar a un sustancial aumento de lostrabajos dedicados a esta bacteria y sus asociacio-nes con las leguminosas.

Las bacterias del suelo que son capaces de esta-blecer la simbiosis con las leguminosas pertenecena los géneros Rhizobium (figuras 2A y B), Mesorhi-zobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium y Azorhi-zobium, los que están agrupados en distintasfamilias según la clasificación bacteriana delManual Bergey en su versión de marzo de 2001.Todas estas bacterias son quimioorganotróficas(esto es, extraen la energía de compuestos inorgá-nicos como el dióxido de carbono y utilizan comofuente de carbono compuestos orgánicos) y aero-bias (se desarrollan en presencia de oxígeno). Noforman esporas y son capaces de moverse utilizan-do uno o más (hasta seis) flagelos. Sus dimensio-nes son de entre 0,5 a 0,9µm de ancho y entre 1, 2 a3µm de largo (µm son millonésimas de metro).

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Nodulación, inoculantes y métodosde inoculación Leticia A FernándezDepartamento de Agronomía, Universidad Nacional del Sur

Figura 1. Raíz de soja nodulada

La fijación simbiótica de nitrógeno en soja

Figura 2. Cajas de Petri con colonias de bacterias de la familiaRhizobiaceae. Son colonias redondas, blancas y medianas típicasdel género Bradyrhizobium.

Como otras leguminosas, la soja interactúa

con bacterias llamadas rhizobios (del griego

rizo, raíz, y bios, vida), las que se alojan en

sus raíces y desde allí utilizan el nitrógeno de

la atmósfera para formar amoníaco el que es

utilizado por el vegetal para la síntesis de

sustancias con nitrógeno. En la agricultura,

la incorporación de bacterias fijadoras de

nitrógeno al suelo o a las semillas de

leguminosas, es una práctica común utilizada

desde hace cien años. La eficacia de este

procedimiento depende de diversos factores

que son analizados en este artículo.

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ras de nitrógeno a las semillas o al suelo en elmomento de la siembra con el objeto de proveeruna cantidad apropiada de bacterias a la raíz de unaplanta, en el momento de la iniciación de la forma-ción de nódulos. De esta manera, la planta obtendrámediante la simbiosis con la bacteria, el nitrógenonecesario para su desarrollo. La inoculación ha sidousada en todo el mundo desde hace aproximada-mente una centuria, con el propósito de mejorar laproductividad de los cultivos de leguminosas.

Como es bien sabido el nitrógeno es un elemen-to fundamental para los seres vivos. Frecuentemen-te el desarrollo de los vegetales se ve limitado porla ausencia de una adecuada cantidad de compues-tos con nitrógeno en el suelo. La alternativa a la ino-culación es el uso de los fertilizantes químicos quecontengan compuestos con nitrógeno. Si bien estoes una práctica frecuente, la producción de fertili-zantes químicos consume energía ya que para pro-ducirlos es necesario por un lado separar elhidrógeno de los otros componentes del gas natu-ral o del petróleo, luego comprimir los reactivos yfinalmente trasladar el fertilizante así producidodesde las plantas industriales al campo.

La creciente necesidad de conservar los com-bustibles fósiles como el carbón, el metano y elpetróleo que son recursos no renovables ha incen-tivado las investigaciones sobre las bacterias (rhizo-bios) capaces de establecer simbiosis conleguminosas de importancia económica y aportarde esta manera el nitrógeno necesario para el ade-cuado desarrollo de los cultivos.

Los inoculantes

Los inoculantes son los productos comercialescon alta densidad de cultivos específicos de rhizo-bios incorporados a diversos soportes. La prepara-ción del inoculante comercial que será utilizado porel productor agrícola, comprende el cultivo en el

laboratorio de las bacterias apropiadas y su incor-poración a un soporte adecuado. Existen variossoportes entre los cuales cabe mencionar los prove-nientes de turba estéril, de compuestos inorgánicosy los líquidos u oleosos (figura 5). Un productocomercial será adecuado cuando el inoculante seforme a partir de bacterias específicas para consti-tuir nódulos con la soja y cuando las bacterias esténpresentes en cantidad suficiente como para aportarun mínimo de un millón de bacterias por semillainoculada al momento de la siembra.

Es también necesario tener en cuenta los requi-sitos para la conservación de los inoculantes. En elcaso de los inoculantes de soporte sólido, estosincluyen la temperatura y la humedad de almacena-miento mientras que en los inoculantes líquidos esfundamental la temperatura de almacenamiento.Tanto las altas temperaturas como la desecaciónafectan la viabilidad de las bacterias. Los inoculan-tes de alta calidad deben retener su capacidad denodulación y fijación de nitrógeno durante 6 meses

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La soja

El nombre científico de la soja es Glycine max L.Merrill, pertenece a la familia de las Fabáceas, sub-familia Papilionoidae. Si bien ha sido denominada laplanta de los mil usos por la enorme cantidad deaplicaciones que posee, la mayor parte de la deman-da de este cultivo está orientada a la obtención delaceite y de la harina a partir de su semilla.

Los alimentos obtenidos a partir de la soja fuerondesarrollados a lo largo de miles de años, comoparte de la cultura oriental de modo que en Orientela soja (figura 3) ha sido un componente esencial enla alimentación humana desde que existen registroshistóricos. En Occidente desde la mucho más recien-te difusión de la soja como cultivo extensivo, suimportancia en la alimentación humana estuvobasada en que la soja proporciona a bajo preciocalorías y proteínas de alto valor nutritivo pudiendode ese modo ser un sustituto eficaz de la carne y dela leche en poblaciones de bajo poder adquisitivo oen tiempos de crisis. La investigación científica en elcampo de la salud ha establecido un sólido vínculoentre la adecuada alimentación y la prevención deenfermedades como los trastornos cardiovascula-res, el cáncer y la osteoporosis. Los componentes dela soja contribuyen sustantivamente a esto.

A lo largo de las dos últimas décadas, el cultivode soja a nivel mundial se incrementó notablemente,aumentando tanto la superficie cultivable como la

producción de esta leguminosa. EEUU es todavía elmayor productor de soja, pero tanto Brasil como laArgentina han logrado incrementos importantes dela producción de este cultivo. Actualmente en nues-tro país se siembran doce millones de hectáreas y seproducen aproximadamente treinta y cuatro millo-nes de toneladas de soja lo que lo ubica en el tercerlugar como productor mundial de soja y entre los pri-meros países exportadores de su aceite y su harina.

Etapas de la fijación simbiótica de nitrógeno

La fijación simbiótica de nitrógeno en los nódu-los de las leguminosas es el resultado de una seriede complejas interacciones entre la bacteria y las raí-ces de la planta entre las que se distinguen lassiguientes etapas (figura 4):

• El aumento en el número de los rhizobios queingresarán a los pelos radiculares de la legumi-nosa. Esto es posible gracias a sustancias excre-tadas por las raíces.

• La adhesión entre las bacterias y las célulassuperficiales de los pelos radiculares de las raí-ces. Esto ocurre por múltiples mecanismos, enla mayoría de ellos la planta produce proteínasque se unen a los hidratos de carbono de lasuperficie de las bacterias.

• En los primeros pasos de la infección los pelosradiculares se curvan deformándose. De estemodo encierran y atrapan los rhizobios que sehubieran adherido a ellos.

• Penetración de las bacterias. Esta se produce através de la pared de los pelos radicularesmediante la formación de un cordón de infec-ción tubular por donde las bacterias penetranlas células de las raíces.

• Diferenciación de los nódulos radiculares unavez que las bacterias han invadido las célulasradiculares estas últimas proliferan con la con-siguiente emergencia de tejido nodular infecta-do con rhizobios.

• La fijación de nitrógeno se produce varios díasdespués de la entrada de las bacterias a las raí-ces. Al hacerlo las bacterias fijan nitrógenoatmosférico y excretan amoníaco en el citoplas-ma de la célula el que será utilizado por la plan-ta como fuente para la síntesis de sustanciasque contienen nitrógeno.

La inoculación de leguminosas

La inoculación de las leguminosas es una prácti-ca agrícola destinada a incorporar bacterias fijado-

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El producto debe contener bacterias con las siguientescaracterísticas:

• Capacidad de fijar nitrógeno en diferentescondiciones ambientales.

• Capacidad para desplazarse en el suelo.• Estabilidad de las bacterias durante su

almacenamiento.• Formación de nódulos y fijación de nitrógeno aun

en presencia de nitrógeno en el suelo.

Principales propiedades de un inoculante

Figura 3. Planta de soja.

Figura 4. Etapas en la nodulación de soja:1) multiplicación rizosférica de los rhizobios y adhesión de estosa las células superficiales de los pelos radiculares de las raíces; 2) encurvamiento de los pelos radiculares y marcadadeformación de los mismos con penetración de las bacterias através del cordón de infeccción tubular; 3) invasión,proliferación, alargamiento y emergencia de tejido nodularinfectado con rhizobios; 4) diferenciación de los nódulos en lasraíces de la planta.

Figura 5. Inoculante comercial sólido

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cuando una inoculación inicial de semillas eraseguida por otra inoculación a los 14 o 21 días des-pués de la siembra.

El futuro

La agricultura moderna es la actividad humanacon mayor impacto sobre el ambiente a escalaglobal. La progresiva ampliación de las fronterasagrícolas, que están alcanzando los límites prácti-cos de la superficie cultivable, y la continua degra-dación de suelos y napas acuíferas, constituyenmanifestaciones claras de este proceso. Paralela-mente, las inadecuadas prácticas de explotaciónutilizadas en las regiones menos desarrolladasestán conduciendo a la paulatina deforestación ydesertificación de vastas regiones del planeta. Lacreciente contaminación ambiental, incluyendo lade los ecosistemas del suelo, debido al mal mane-

jo y utilización de los recursos e insumos, deman-dará la implementación de nuevas prácticas agrí-colas que preserven el suelo.

Como consecuencia, la inoculación se presen-ta como una alternativa biológica sustentable, enla cual se aprovechan los microorganismos y suscapacidades fisiológicas, como la fijación simbió-tica de nitrógeno.

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o más cuando se almacenen a 20°C; se puede exten-der su vida útil si se mantienen a temperaturas infe-riores. La temperatura óptima de conservación deun producto con bacterias es de 5°C. En esta condi-ción, el número de ellas no disminuye en por lomenos 31 días de almacenamiento. Esta temperatu-ra es la indicada como la adecuada en los envasesde muchos de los productos comerciales.

En un ensayo realizado en el Laboratorio deMicrobiología Agrícola del Departamento de Agrono-mía de la Universidad Nacional del Sur, se observóuna disminución en el número de rhizobios en losinoculantes comerciales líquidos conservados a 20 y30°C de temperatura. Investigaciones realizadas enotros países, como Estados Unidos y Canadá,demostraron que exposiciones de inoculantes paraleguminosas a altas temperaturas y la desecacióndurante el transporte, almacenamiento e inoculaciónresultan en la disminución del número de rhizobios yen la capacidad para fijar nitrógeno por los mismos.

Métodos de inoculación

La inoculación convencional es el métodomediante el cual el productor agropecuario incor-pora el inoculante en la semilla. Puede realizarseen condiciones húmedas, en las cuales el inoculan-te es mezclado primero con agua para formar unasuspensión uniforme y fluida que se agrega a lassemillas las que deben ser sembradas inmediata-mente, ya que como hemos visto el secado provo-ca una disminución importante en el número debacterias. La inoculación de este tipo es sencilla ypráctica aunque posee desventajas entre las que

se cuentan el número menor, comparado con otrosprocedimientos, de rhizobios que se adhieren a lasuperficie de la semilla, el contacto directo del ino-culante con otros productos químicos que se apli-can a la semilla y la exposición de las bacterias a ladesecación y a otros factores ambientales desfavo-rables. Estas desventajas fueron comprobadas enlos distintos ensayos realizados en el Laboratoriode Microbiología Agrícola del Departamento deAgronomía de la Universidad Nacional del Sursobre plantas de soja, los que mostraron que lainoculación convencional produjo escasos nódu-los con bajo peso a pesar de que la cantidad debacterias inoculadas (un millón por semilla) fue laadecuada. Métodos alternativos estudiados en lacámara de crecimiento del Laboratorio menciona-do anteriormente (figura 6) mostraron mejoresresultados. Por ejemplo, cuando el inoculante fuecolocado sobre la superficie del suelo, se observóun aumento en el número de nódulos y en el pesode estos, lo que indicaría que la inoculación sobrela superficie del suelo es más eficiente que la prac-ticada sobre las semillas.

Además, el Laboratorio de Microbiología Agríco-la evaluó los efectos de la inoculación al suelo cuan-do esta se realizaba después de la siembra, porejemplo a los 11 y 20 días. Los resultados fueronmuy positivos: se observó la aparición de un eleva-do número de nódulos de soja con un peso mayoral obtenido con las inoculaciones a la semilla. Lainoculación posterior a la siembra ha sido propues-ta fundamentalmente como un procedimiento paracorregir la nodulación escasa. En evaluaciones rea-lizadas en otros países (Smith, 1992) sobre la inocu-lación de soja en estadios avanzados de la plántula,se observó también mayor número de nódulos

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Lecturas sugeridas

FERNÁNDEZ L, 2002, Efecto de la conservaciónde un inoculante y de las técnicas deinoculación sobre la nodulación en soja(Glycine max L.) Merrill, Dpto. deAgronomía, UNS, Bahía Blanca.

FRIONI L, 1999, Fijación de nitrógeno por lasimbiosis rhizobio-leguminosa, En:Procesos microbianos, Editorial de laFundación Universidad Nacional de RíoCuarto.

GÓMEZ M, SILVA N, HARTMANN A,SAGARDOY M AND CATROUX, 1997,‘Evaluation of commercial soybeaninoculants from Argentina, World J.Microbiol. Biotech. 13:167–173.

KREMER RJ AND PETERSON HL, 1983, ‘Effectsof carrier and temperature on

survival of Rhizobium sp. in legumeinocula: development of an improvedtype of inoculant’, Appl. Environ.Microbiol. 45:1790–1794.

MADIGAN, MARTINKO Y PARKER, 1999,‘Ecología Microbiana’, en: Brock Biologíade los microorganismos, Prentice Hall,535-607.

PALOMARES JA Y CORONADO C, 1992,‘Simbiosis Rhizobium-leguminosa: elproceso de nodulación’, en: InteracciónPlanta-Microorganismo: Biología delnitrógeno, Editores González LJ y LluchPC, Rueda, 97-119.

SMITH RS, 1992, ‘Legume inoculant formulationand application’, Can. J Microbiol.38:485–492.Figura 6. Cámara de crecimiento con plantas de soja en

desarrollo. En esta cámara se llevaron a cabo los distintosensayos en el Laboratorio de Microbiología Agrícola.

Puede estar formado por uno o dos tipos de bacteriasque fijen nitrógeno.• Debe poseer un número adecuado de rhizobios o

bacterias, y esto varía según las empresasfabricantes.

• El soporte o base del inoculante debe permitir lasupervivencia de los rhizobios.

• Estar libre de otras bacterias y de posiblescontaminantes.

• Estar envasado para proteger a los rhizobios hastaser usado por el productor, permitiendo elintercambio de gases y la retención de humedad.

• El envase debe contener información sobre la fechade elaboración, de vencimiento y sobre el tipo debacterias presentes.

Propiedades del inoculante como producto comercial Los inoculantes para leguminosas son diseñados para

ser aplicados a la semilla, mientras que existen otrosde aplicación directa en el suelo. Las distintas formascomerciales de inoculantes para semilla en laArgentina incluyen:

• Líquido acuoso • Líquido oleoso• Sólido con soporte orgánico (turba estéril) • Sólido con soporte inorgánico.

Tipos de inoculantes

Leticia A FernándezLicenciada en Cs. Biológicas de la UniversidadNacional del Sur (Bahía Blanca). Becaria de CONICET.Docente de Ciencias Naturales de EGB 3 en elColegio San Martín Miguel de Güemes (BahíaBlanca).fernandezletic@yahoo.com.ar

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