Cultivos sustentables y Bacterias promotoras del crecimiento

S il Remediation

Contenido

1.- Introducción II.- Biología de las Bacterias III.- Bacterias y suelo (interacciones con las plantas) VI.- Los ciclos Biogeoquímicos V.- Funciones Específicas

1

Bacterias y suelo

● El suelo es una mezcla de materias orgánicas e inorgánicas que

contiene una variedad de macroorganismos (ejem. lombrices, hormigas,

tijerillas, etc.) y microorganismos (como bacterias, algas, hongos).

El suelo provee ancla y soporte para las plantas, las cuales extraen agua y

nutrientes de él.

● El conocimiento de las bacterias y su biología nos permite entender

los procesos y las interacciones que ocurren con la planta y el suelo.

● Bacterias: son microorganismos unicelulares que presentan un

tamaño entre 0,5 y 5 μm micrómetros

● Las bacterias presentan la capacidad de anclarse a determinadas

superficies y formar un agregado celular en forma de capa denominado

bio-película.

● Forman a su vez un conglomerado de células y componentes

extracelulares, denominada microcolonia, a través de la cual existen

multitud de canales que facilitan la difusión de nutrientes.

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NUTRIENTES

BIOMASA

Los

microorganismos

transforman los

nutrientes en

formas accesibles

para las plantas

Los macro y

microorganismos

descomponen la

materia orgánica

muerta o presente

en el suelo

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La relación que se establece entre ambos seres vivos (plantas y

microorganismos) es debido a que las raíces liberan sustancias que contienen

gran cantidad de nutrientes y a su vez los microorganismos que desarrollan

colonias liberan sustancias denominadas “metabolitos”. Estos pueden servir

como señales a otros microorganismos acompañantes y a la propia raíz

huésped.

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Ciclo del Nitrógeno

El primer paso en el ciclo es la

fijación del nitrógeno de la

atmósfera (N2) a formas distintas

susceptibles de incorporarse a la

composición del suelo o de los

seres vivos, como el ion amonio

(NH4+) este puede usarse por la

mayoría de los seres vivos, las

bacterias del suelo derivan la

energía de la oxidación de dicho

compuesto a nitrito (NO2–) y

últimamente a nitrato (NO3–) .

Bacterias promotoras del crecimiento de plantas: Agro-Biotecnología

• La biotecnología puede ser definida como el uso integrado de bioquímica,

micro-biología, genética molecular y procesos tecnológicos, y desarrollada por

microorganismos, genes, células y tejidos de organismos superiores para

obtener un beneficio.

• Inoculantes biológicos: incluye la selección y multiplicación de microorganismos

benéficos para las plantas, tanto de aquellos que protegen a la planta contra el

ataque de patógenos, plagas y malezas, como de aquellos que le proporcionan

nutrientes.

• Los microorganismos con efecto benéfico en la planta pueden tener un

potencial considerable como agentes de biocontrol y biofertilizantes.

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●Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal

(BPCV o PGPR) son microorganismos que viven

en la rizosfera en estrecho contacto entre raíces-

suelo-microorganismos.

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●La Rizosfera es una parte del

suelo inmediata a las raíces donde tiene

lugar una intensa interacción dinámica

con microorganismos y nutrientes que

provienen de los procesos fotosintéticos

de la planta.

●Es un zona que la misma planta ayuda a

crear y donde los microorganismos

patígenos y benéficos constituyen una

fuerte influencia sobre la salud y

crecimiento de las plantas.

Bacterias PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria)

●En la rizósfera relaciones simbióticas mutualistas entre

microorganismos y plantas debido a la exudación de nutrimentos

orgánicos útiles y aprovechables, para los microorganismos, ya que la

raíz constituye un nicho ecológico.

●En ella la población microbiana es aproximadamente 100 veces

mayor que en el resto del suelo sin plantas.

● La relación que se establece entre ambos seres vivos (plantas y

microbios) es debido a que las raíces liberan sustancias que contienen

gran cantidad de nutrientes y a su vez los microorganismos que

desarrollan colonias liberan sustancias denominadas “metabolitos”.

Estos pueden servir como señales a otros microorganismos

acompañantes y a la propia raíz huésped.

●El efecto benéfico de estas rizobacterias sobre el crecimiento de las

plantas puede ser directo o indirecto. Algunos mecanismos por los

cuales los microorganismos pueden actuar benéficamente sobre el

crecimiento de las plantas son:

a. Biofertilización

b. Estimulación del crecimiento de las raíces

c. Rizodemediación

d. Control del estrés de las plantas

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Bacterias PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria)

Bacteria Pseudomonas fluorescens colonizando la rizosfera

●Las bacterias PGPR favorecen el crecimiento de las plantas a través de

diferentes mecanismos entre los que se destacan:

Fijación biológica de Nitrógeno.

Síntesis de fitohormonas como las auxinas.

Promueven el crecimiento de las raíces.

Promueven la proliferación de pelos radicales, mejorando así la absorción de

agua y minerales del suelo.

Con todo esto, mejor y mayor desarrollo de la planta.

Pueden suprimir enfermedades producidas por microorganismos

fitopatógenos a través de la producción sideróforos, síntesis de antibióticos,

enzimas y/o compuestos fungicidas.

9

Bacterias PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria)

●Las bacterias PGPR pueden actuar sobre la planta de dos maneras diferentes:

Directa: las bacterias sintetizan compuestos y se los proporcionan a las

plantas, produciéndoles un beneficio. Estos compuestos pueden ser

Nitrógeno, hormonas del crecimiento y ciertos nutrientes como hierro o

fósforo.

Indirecta: Las bacterias protegen a las plantas de microorganismos

fitopatógenos. Es un método de control biológico y su utilización como

herramienta biotecnológica puede reducir impactos del uso excesivo de

agroquímicos una manera más sustentable de mejorar el suelo.

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Bacterias PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria)

Son aquellos en los que el metanolito producido por la bacteria en sí es

capaz de estimular el crecimiento vegetal.

Cada bacteria puede afectar el crecimiento de la planta, utilizando uno o

varios de estos mecanismos.

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Mecanismos Directos de las PGPR

Mecanismo Efecto

Fijación de nitrógeno asociada a la raíz

Biomasa y contenido de Nitrógeno

Producción de hormonas (auxinas, citoqueninas, giberelinas)

Biomasa; ramificaciones de raíces; floración

Inhibición de síntesis de etileno

Longitud radical

Aumento de la permeabilidad de la raíz

Biomasa y captación de nutrientes

Biofertilizantes.

● Las bacterias fertilizantes suministran a la planta nutrientes. Las bacterias

fijadoras de Nitrógeno (N2) pueden formar nódulos en las raíces de las plantas

leguminosas como soya, frijol, cacahuate y alfalfa. En estos nódulos las

bacterias convierten el N2 en amoniaco

● Bajos niveles de fosfato soluble pueden limitar el crecimiento de las plantas

es por eso que varias enzimas(fosfatasas, fitasas, etc) liberan fosforo soluble

a partir de compuestos orgánicos en el suelo.

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Fitoestimuladores.

● Algunas bacterias producen sustancias que estimulan el crecimiento de plantas. El mejor ejemplo es la hormona auxina

● Esta hormona está presente en los exudados de la raíz. Los exudados son ricos en nutrientes (azúcares, aminoácidos, ácidos orgánicos, vitaminas) y en metabolitos secundarios.

● Algunas rizobacterias tales como cepas de B. Subtilis, B. amyloliquefaciens y Enterobacter cloacae, promueven el crecimiento de las plantas mediante la liberación de volátiles.

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Foto 2. Distribución de auxina en el ápice radicular de plantas salvajes

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Controladores de estrés Se ha demostrado que algunas enzimas de las PGPR facilitan el crecimiento y

desarrollo de la planta mediante la disminución de los niveles de etileno.

Colonización de la raíz de una planta de sorgo por BGPR Azospirillum brasilense visualizada con un Microscopio Laser Confocal. Las bacterias se observan de color morado.

Cuando la estimulación es indirecta, la bacteria libera algún metabolito,

que afecta a otros factores rizosféricos que mejoran o estimulan el

crecimiento.

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Mecanismos Indirectos de las PGPR

Producción de Sideróforos La producción de estos metabolitos permite a las bacterias PGPR, competir

satisfactoriamente contra patógenos. Los sideróforos secretados por las bacterias qulan

la mayor parte del Fe presente en el suelo, disminuyendo su disponibilidad para otros

microorganismos, entre ellos los patógenos.

La capacidad de los sideróforos para actuar como supresores de patógenos depende de

la planta, del patógeno a eliminar, a composición del suelo, las bacterias PGPR.

Control de patógenos mediante antagonismos o competencia.

Las bacterias pertenecientes a los géneros Pseudomonas y Bacillus son capaces de

controlar los patógenos, sobre todo hongos, sintetizando moléculas antifúngicas.

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Mecanismos Indirectos de las PGPR

Resistencia Sistémica Inducida Determinadas bacterias inducen la resistencia sistémica, produciendo diferentes

compuestos tales como lipopolisacáridos, sideróforos y acido salicílico.

Un ejemplo de ello son las bacterias Pseudomonas las cuales son capaces de inducir

la resistencia por parte de la planta, incrementando la velocidad y los niveles de síntesis

de los compuestos como fitoalexinas, implicados en la defensa de la planta.

Producción de enzimas Algunas bacterias producen enzimas como quitinasas, glucanasas y proteasas que

degradan y rompen las paredes celulares de los hongos.

Competencia Algunas bacterias presentan una agresiva colonización de la rizósfera desplazando así a

otras bacterias y hongos perjudiciales para la planta.

9

Mecanismos Indirectos de las PGPR

Mecanismos de control biológico de enfermedades en plantas por bacterias.

a. Antibiosis. La bacteria coloniza las raices en crecimiento y libera moleculas antibioticas alrededor de la raíz perjudicando así a los patógenos proximos a la raíz (indicado con estrellas)

b. Resistencia Sistémica Inducida. Muchas bacterias inducen el sistema de señalización lo cual puede resultar en la protección de toda la planta contra las enfermedades causadas por organismos diferentes.

c. Competencia. Las bacterias de control biológico actúan compitiendo por los nutrientes y los nichos que ocupan en la raíz.

Resumen Beneficios de las Bacterias BPCV

•Estimulan la síntesis de sustancias reguladoras

del crecimiento.

•Fijan nitrógeno

•Controlar fitopatógenos del suelo.

•Mayor crecimiento y salud en las plantas.

•Suprimen las enfermedades causadas por patógenos

• Aceleran la asimilación y disponibilidad de nutrientes

•Al mejorar la fertilidad del suelo, reducen la necesidad de

fertilizantes químicos.

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Bacterias PGPR

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Fitohormonas/hormonas vegetales. • Fitohormonas: son sustancias químicas producidas por algunas células

vegetales en sitios estratégicos de la planta. Estas hormonas son capaces de regular de manera predominante los fenómenos fisiológicos de las plantas.

• Las PGPR producen fitohormonas que mejoran el ratio respiratorio de la raíz, el metabolismo y el crecimiento de la misma, haciendo con ello que aumente la captación de agua y minerales. También pueden llevar a las plantas a crecer más rápidamente (en altura).

• Las gibrelinas (GAs) son un tipo de fitohormona con capacidad de influir en la germinación de las semillas, la elongación del tallo, el paso de juvenil a adulto e incluso en la floración y el desarrollo del fruto.

Otra fitohormona muy buscada en las PGPR es la auxina. Esta fitohormona influye en el crecimiento de la raíz, la elongación celular, la diferenciación de tejidos y en como la planta crece en respuesta a la luz y la gravedad. La auxina es producida por muchas PGPR como por ejemplo Bacillus megaterium o Pseudomonas spp.

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Solubilización de fosfato fosfato inorgánico

• Aunque exista mucho fosfato en el medio, gran parte no es accesible para

la planta, lo que obliga a muchos agricultores a suplementar sus cultivos.

Sin embargo una vez más, nuestras bacterias agricultoras son capaces de

solubilizar el fosfato inorgánico poniéndolo a disposición de la planta y dándole ventaja frente a todas las plantas que carecen de microflora.

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Biocontrol

• El uso de determinadas PGPR puede proteger e inmunizar a muchas plantas frente a un amplio rango de enfermedades y problemas abióticos, permitiendo la reducción del uso de abonos, pesticidas, lo que no sólo ayuda a la economía del agricultor sino también al medio ambiente.

El potencial de las PGPR como biocontroladores proviene de varios mecanismos, desde el antagonismo bacteriano a la producción de antibióticos, sideróforos o mejorando la salud y el sistema defensivo de la planta por medio de hormonas vegetales.

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Compuesto a base de una mezcla de: – 50% Bacterias – 50% Acidos Húmicos Mejora la capacidad de intercambio de nutrientes de los sistemas radiculares proporcionando un aumento en el tamaño y longitud de las raíces en el suelo. Estimula la salud en la Planta Incrementa la producción del cultivo Mejora la calidad y salud del suelo

Mejorador de suelo Biológico

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Incita la actividad microbiológica en el suelo

Mejora la estructura y salud del suelo

Transporta nutrientes del suelo a la raíz y al follaje

Eficaz y rápida nutrición

Estimula el crecimiento radicular y general de las plantas

Mejoramiento en la salud de la planta

Incremento en el Rendimiento del cultivo

Estimula colores más brillantes

Mayor retención de Agua

Niveles más altos de Grados Brix

Ayuda al Césped y a las plantas a recuperarse de daños por estrés

Ventajas y Beneficios

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Mejora el crecimiento de la raíz y la absorción de nutrientes

Plantas más sanas

Incremento en la producción

Almacenaje y mejor disposición de nutrientes

Estimula colores más brillantes

Recuperación rápida de trastornos

Niveles más altos de Grados Brix

Control de insectos parásitos al romper el ciclo de reproducción de los mismos

Se puede usar como preventivo para evitar la formación de población nociva

Ventajas y Beneficios

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Cómo actúa?

Los microorganismos habitan las raíces y sistemas vasculares de las plantas.

Trabajan simbióticamente para mejorar el consumo de nutrientes, lo cual le provee energía adicional para el crecimiento, defensa y reproducción.

Los microorganismos modifican, retienen y transportan nutrientes y agua.

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Cómo actúa?

Entre otras capacidades, los microorganismos facilitan la captación de nutrientes, protegen a la planta frente a los patógenos, descomponen sustancias tóxicas en el ecosistema y mejoran la estructura del suelo.

Los resultados a través del tiempo son suelos más ricos en contenidos de materia orgánica y nutrientes (nitrógeno, fósforo, potasio, azufre, calcio, entre otros).

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SR y SR Plus pueden ser utilizados en cualquier cultivo directamente en suelo o en la planta. Se puede aplicar en:

Momento de Aplicación

-No mezclar en conjunto con bactericidas (ejemplo: sulfato de cobre), alternar las aplicaciones, tratando que lo último que se aplique al cultivo sea el Soil R o el Soil R. Plus 24

Detrás de la Biotecnología

23

Detrás de la Biotecnología

23

Detrás de la Biotecnología

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Certificados Internacionales

EPA (ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY/ AGENCIA DE PROTECCION AMBIENTAL DE LOS ESTADOS UNIDOS)

USDA (UNITED STATES DEPARTMENT OF AGRICULTURE /DEPARTAMENTO DE AGRICULTURA DE LOS ESTADOS UNIDOS)

ORGANIC BAYSTATE CERTIFIERS. Programa Orgánico Nacional de EUA acreditado que certifica las operaciones agrícolas en el Noreste y Medio Atlántico de los Estados Unidos.

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1

Plantas tratadas con Soil R Plantas Testigo

Zanahoria

Soil R Testigo

Rendimiento: 37%

Beneficios:

El uso de Soil R+, ayudó a que se dieran zanahorias de mayor tamaño y calidad.

Se puede esperar un mayor rendimiento por hectárea tratada.

Cultivos sustentables

1

Plantas testigo con micorrizas

Lechuga

Soil R

Rendimiento: 38%

Beneficios:

Recuperación rápida del estrés

Mejor calidad de fruto que el testigo que tenía tratamiento con micorriza

Mejor calidad de exportación

Pepino

1

Surco tratado con Soil R+ Surco Testigo

Beneficios:

Con Soil R se adelantó la cosecha El 1er corte se adelantó 4 días en el área con Soil R

Para el 2do corte a la siguiente semana se registraron los siguientes resultados en

rendimiento: 4 Cajas de pepino (Area Testigo) y 9 Cajas de pepino (Area Soil R)

Pepino con un color verde más intenso Mayor vigor en la planta, altura superior que el testigo

Una planta normal tiene de 4 a 7 espigas.

Con la aplicación del Soil R. se obtuvieron plantas de 7 y 10 espigas.

La cantidad de espigas determina los granos de trigo producidos por cada planta.

Por lo tanto:

+ Espigas = + Granos de trigo

MAYOR DESARROLLO DE RAICES CON SR.

Cantidad de Espigas Testigo

Trigo

Raíces (42 días después)

Co

n

37

Testigo Con Soil Remediation

●Resultados con 1 sola aplicación de Soil Remediation.

(19-Sept-2011)

Resultados (3 semanas después) Sorgo

Rendimiento: 28.5%

Beneficios: Generación de raíces secundarias que ayudan a un mejor anclaje y a mayor nutrición de la planta

Rendimiento mayor por Hectárea tratada, registrada hasta el momento.

(Testigo: 14 TON/Ha / Soil R. Plus: 18TON/Ha).

Maíz (Grano)

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Planta con S.R Plus Planta Testigo

1ra. Raíz

2da. Raíz

Rendimiento: 28%

Beneficios: Generación mayor de raíz, mayor grosor en cañas y mayor generación de varas por planta

Mayor altura por planta tratada.

Caña de

Azúcar

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Muestra Testigo Muestra con S.R Plus

Uniformidad en las parcelas sometidas

al tratamiento. Es posible alcanzar el 97%

Soil Remediation

SOIL REM CONTROL

SOIL REM CONTROL

Rendimiento: 30%

Beneficios:

Mayor generación de raíz y macollaje en la planta.

Mayor rendimiento por Hectárea comparado a testigo con Biomil

(Biomil: 3,629 kg/ha / Soil R. Plus: 4,717.70 kg/ha).

Triticale (cereal híbrido)

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Muestra Testigo con Biomil (izq)

Muestra con S.R Plus (der)

Tomate (problema: nematodos)

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Beneficios:

Se controló la infestación de nematodos en la zona tratada con Soil R. Plus.

Se incremento el volumen de raíz y desarrollo de más pelos radicales, ayudando a

tener más nutrición y salud en la planta.

Muestra con S.R Plus Muestra con Testigo

Tipo de Cultivo % Rendimiento

Otros beneficios

Maíz 28.5 % Mayor desarrollo de raíz, nutrición de la planta y anclaje. mayor producción

Lechuga 38% Recuperación del estrés, mejor calidad de fruto que el testigo con micorriza; Mejor calidad de exportación

Zarzamora 25% Cosecha adelantada por 21 días; Mejor calidad de fruto (drupas); Más producción de fruto con calidad de exportación

Piña No se midió

Control de patógenos como la Erwinia; Redujo el tiempo de inducción de la floración en dos meses; Uniformidad en las parcelas sometidas al tratamiento;

Zanahoria Aún bajo prueba Mayor rapidez de desarrollo de la planta, mejor calidad de raíz

Papaya No se midió

Recuperación de papaya con pudrición radicular; Recuperación de poca floración y ataque de hongos; Frutos más dulces

Ejote Francés 60% Control de infestación de Nematodos e incremento en la producción

Tipo de Cultivo

% Rendimiento

Otros beneficios

Rosas Sin dato Mayor producción de basales por planta; Más

botones de flor por planta; Raíces más gruesas y profundas; Control de araña blanca y hongos.

Tomate Sin dato Control de nemátodos y recuperación de plantas

dañadas; Control de Fusarium (hongo)

Fresas 45% Mayor consistencia de fruto; color y sabor más intenso; mayor tamaño de coronas y número de frutos por planta;

Chícharo Sin dato Control de nematodos y Rhizoctonia (hongo)

Arroz 15.4% Mayor desarrollo radicular contra testigo y enraizador; Más macollaje por planta

Caña de azúcar Hasta 28%

La planta tratada retiene más humedad por lo que requiere menos irrigación; Mayor crecimiento de raíz grosor y mayor pelos absorbentes; Desarrollo de la planta superior al testigo en grosor y altura.

Chile Sin dato Recuperación de plantas afectadas y estresadas por nematodos; más follaje y nueva floración; Control de Fusarium (hongo)

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