Los microorganismos fitopatógenos emiten compuestos que fomentan el crecimiento de las plantas Compounds produced by phytopathogenic microbes encourage plant growth
Spain
November 22, 2016
Investigadores del CSIC demuestran que una amplia gama de microorganismos nocivos para las plantas producen compuestos volátiles bioestimulantes
El hallazgo podría aplicarse en la mejora de los rendimientos de los cultivos de manera sostenible
A la izquierda, plantas-control cultivadas en ausencia de compuestos volátiles microbianos. A la derecha, plantas crecidas en presencia de compuestos volátiles emitidos por un hongo fitopatógeno. / CSIC
Una amplia gama de microorganismos, incluyendo hongos y bacterias fitopatógenos, son capaces de emitir compuestos volátiles que fomentan el crecimiento de las plantas, la floración y la acumulación de sustancias de reserva, según ha demostrado un estudio dirigido por investigadores del Instituto de Agrobiotecnología de Navarra (centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, la Universidad Pública de Navarra y el Gobierno de Navarra).
El hallazgo podría aplicarse en la mejora de los rendimientos de los cultivos de manera sostenible y como una alternativa a los tratamientos agroquímicos convencionales y al fomento de la interacción entre plantas y un reducido número de cepas de microorganismos beneficiosos. Los resultados se publican dos artículos en las revistas Plant Cell and Environment y Plant Physiology.
“Este estudio propone por primera vez el concepto de Bad little critters, beneficial workers, según el cual los microorganismos no beneficiosos constituyen una inexplorada y prometedora cantera de sustancias bioestimulantes de elevado potencial biotecnológico”, explica Javier Pozueta, investigador del CSIC en el Instituto de Agrobiotecnología.
Los artículos recogen además los resultados de los estudios realizados sobre los mecanismos bioquímicos y moleculares implicados en la respuesta “positiva” de las plantas a compuestos volátiles emitidos por microorganismos que, desde un punto de vista antropocéntrico, son considerados como “negativos” o “no beneficiosos”.
Tales estudios demuestran que los compuestos microbianos ejercen un efecto positivo sobre la capacidad de la planta de convertir el CO2 del aire en biomasa. El trabajo es consistente con la idea de que los organismos están relacionados o comunicados entre sí a través de infoquímicos o sustancias mensajeras.
El hallazgo supone una provechosa vía de estudio ante la demanda creciente de alimentos surgida como consecuencia del incremento de la población mundial, así como la progresiva reducción de las superficies cultivables.
El trabajo ha sido realizado en colaboración con investigadores del Centre of the Region Haná for Biotechnological and Agricultural Research de la Universidad de Palacký (República Checa) dentro del marco de colaboración del proyecto internacional I-LINK 0939 del programa i-LINK+, financiado por el CSIC, para la promoción de la colaboración científica internacional.
Ángela María Sánchez-López, Marouane Baslam, Nuria De Diego, Francisco José Muñoz, Abdellatif Bahaji, Goizeder Almagro, Adriana Ricarte-Bermejo, Pablo García-Gómez, Jun Li, Jan F. Humplík, Ondřej Novák, Lukáš Spíchal, Karel Doležal, Edurne Baroja-Fernández & Javier Pozueta-Romero. Volatile compounds emitted by diverse phytopathogenic microorganisms promote plant growth and flowering through cytokinin action. Plant Cell and Environment. Doi: 10.1111/pce.12759
Sánchez-López, A.M., Bahaji, A., De Diego, N., Baslam, M., Li, J., Muñoz, F.J., Almagro, G., García-Gómez, P, Ameztoy, K., Ricarte-Bermejo, A., Novák, O, Humplík, J.F., Spíchal, L., Doležal, K., Ciordia, S., Mena, M.C., Baroja-Fernández, E., Pozueta-Romero, J. Arabidopsis responds to Alternaria alternata volatiles by triggering plastid phosphoglucose isomerase-independent mechanisms. Plant Physiology. Doi: 10.1104/pp.16.00945.
Compounds produced by phytopathogenic microbes encourage plant growth
A broad range of microorganisms, including phytopathogenic fungi and bacteria, are capable of producing volatile compounds that encourage plant growth, flowering and the accumulation of reserve substances. This has been shown in a study led by the Carbohydrate Metabolism research group of the Institute of Agrobiotechnology, a joint center of the Spanish National Research Council, the Public University of Navarre and the Government of Navarre.
The discovery could be applied to improving crop yields sustainably and as an alternative to conventional agrochemical treatments, and to encourage interaction between plants and a small number of beneficial microorganism strains. The results have been published in two papers in the journals Plant Cell and Environment, and Plant Physiology.
New concept
"This study proposes for the first time the concept of 'Bad little critters, beneficial workers', according to which non-beneficial microorganisms constitute a promising unexplored, source of biostimulatory substances with a high biotechnological potential," explained Javier Pozueta, a CSIC researcher at the Institute of Agrobiotechnology.
The papers also include the results of the studies conducted on the biochemical and molecular mechanisms involved in the "positive" response of plants to volatile compounds produced by microorganisms that, from an anthropocentric perspective, are regarded as "negative" or "not beneficial".
Such studies show that microbial compounds exert a positive effect on the plant's capacity to convert CO2 (carbon dioxide) from the air into biomass. The work is consistent with the idea that the organisms are linked to or communicate with each other through "infochemicals" or substances that "convey messages".
The finding constitutes a useful line of study in the face of the increasing demand for food resulting from world population growth and the progressive reduction in arable land.
The work was carried out in collaboration with researchers from the Centre of the Region Haná for Biotechnological and Agricultural Research of the University of Palacký (Czech Republic) within the collaboration framework of the international I-LINK 0939 project of the i-LINK+ programme, funded by the CSIC, to promote international scientific collaboration.
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