La disponibilidad de nutrientes en el suelo influye directamente en el comportamiento de las plantas y determina tanto su productividad como la estabilidad de los ecosistemas. Cuando los nutrientes se distribuyen de manera heterogénea, las plantas emplean mecanismos especializados como el root foraging, caracterizado por la proliferación de raíces en microhábitats ricos en nutrientes y por la activación de interacciones simbióticas con microorganismos del suelo. Un ejemplo destacado es la simbiosis leguminosa-rizobia, capaz de suplir las limitaciones de nitrógeno en sistemas naturales mediante la fijación biológica (Adomako et al., 2022).
Los microorganismos del suelo desempeñan funciones esenciales para el mantenimiento y productividad de los ecosistemas terrestres. Entre sus múltiples roles destacan la liberación de nutrientes a partir de minerales y materia orgánica, la fijación biológica de nitrógeno (N₂) y la formación de agregados del suelo, procesos que sostienen la fertilidad y estructura edáfica, la supresión de patógenos y el incremento de la tolerancia de las plantas frente a diversos estreses ambientales (Philippot et al., 2013; Huang et al., 2014; Banerjee et al., 2018); la capacidad de estos microorganismos para modular respuestas vegetales sugiere que pueden ser considerados como una extensión del fenotipo de la planta, lo cual abre oportunidades para aprovecharlos en estrategias de manejo biotecnológico.
Estos microorganismos dependen, en gran medida, del metabolismo vegetal y de compuestos clave como los aminoácidos, cuya diversidad participa en procesos celulares como la transducción de señales, regulación génica, formación de proteínas, transporte, locomoción, adhesión y respuestas metabólicas esenciales para el funcionamiento microbiano (Hemkemeyer et al., 2021).
La rizosfera constituye un punto crítico de interacción entre las raíces de las plantas y una amplia diversidad de microorganismos.
En este espacio biogeoquímicamente activo convergen procesos que determinan la salud vegetal y el funcionamiento de los ecosistemas. Los estudios recientes evidencian que el ensamblaje y funcionamiento del microbioma rizosférico responden a una combinación de factores bióticos y abióticos, los cuales operan de manera integrada y dinámica. Hasta un 40% del carbono fijado por fotosíntesis se libera a la rizosfera mediante rizodeposición, elevando la densidad microbiana en comparación con el suelo no rizosférico. En un intercambio mutualista, los microorganismos utilizan este carbono para realizar procesos benéficos para la planta, tales como fijación de nitrógeno, solubilización de fosfatos, quelación de hierro, producción de fitohormonas, biocontrol, o mitigación del estrés abiótico.
Además de metabolitos secundarios como benzoxazinoides, cumarinas o triterpenos, las hormonas exudadas por las raíces también influyen significativamente en la estructuración del microbioma (Lopes et al., 2022). En este contexto, los exudados radiculares desempeñan un papel central como mediadores entre plantas y microorganismos. Estos compuestos determinan la estructuración del microbioma de la rizosfera, influyen en la adquisición de nutrientes y modulan las respuestas de la planta ante cambios ambientales. Estudios han mostrado que flavonas secretadas por Zea mays enriquecen a Oxalobacteraceae, mejorando el crecimiento vegetal y la adquisición de nitrógeno o que el ácido glutámico de Fragaria ananassa favorece el reclutamiento de Streptomyces para controlar la marchitez por Fusarium (Shi et al., 2023).
Bajo deficiencia de fósforo (P), los exudados radiculares adquieren un papel aún más importante al contener compuestos capaces de mejorar sustancialmente el crecimiento vegetal (Yao et al., 2024). Otro de los factores determinantes más influyentes es el genotipo de la planta, cuya capacidad para secretar exudados radiculares específicos contribuye al reclutamiento selectivo de microorganismos.
Se ha demostrado que especies y cultivares distintos presentan patrones diferenciales de selección microbiana, lo que deriva en variaciones funcionales del microbioma (Banerjee et al., 2018; Sasse et al., 2018; Williams et al., 2020). En este sentido, la domesticación y el mejoramiento genético han generado cambios sustanciales en la comunidad microbiana asociada, en algunos casos reduciendo la diversidad y modificando funciones vinculadas al ciclado de nutrientes (Bates et al., 2011). Estos hallazgos sugieren que los programas de mejoramiento deberían considerar la interacción planta-microbio como un componente clave para conservar funciones ecológicas beneficiosas.
De manera importante es el papel del suelo como reservorio microbiano ya que las propiedades edáficas, junto con prácticas de manejo agrícola influyen de manera significativa en la composición y el potencial funcional del microbioma rizosférico (Pérez-Jaramillo et al., 2017; Lau y Lennon). La interacción entre las características del suelo y la selección impuesta por la planta parece determinar no solo qué microorganismos colonizan la rizosfera, sino también sus funciones ecológicas; la estructura del microbioma se ve afectada también por los micrositios del suelo; rizosfera, detritusfera y porosfera, cada uno con propiedades físico-químicas particulares.
En sistemas agrícolas, prácticas de manejo como labranza, rotación de cultivos y conservación de residuos influyen profundamente en la dinámica microbiana. En particular, el sistema de no labranza mantiene canales radiculares históricos y microhábitats que favorecen la persistencia de comunidades microbianas que influencian la colonización y desarrollo de nuevos cultivos (Zhou et al., 2020). Estudios realizados en huertas nogaleras del centro-sur de Chihuahua evidencian cómo distintas prácticas de manejo modulan la microbiología benéfica. Por ejemplo, las bandas con glifosato presentan bajas unidades formadoras de colonias y nula presencia de micorrizas, mientras que las zonas con cubierta vegetal muestran incrementos significativos en bacterias, hongos, actinomicetos y una ectomicorrización del 58%, destacando el efecto positivo de la cobertura vegetal sobre la salud del suelo (Tarango y Olivas, 2023).
Más recientemente, se ha reconocido que no solo bacterias y hongos son esenciales para comprender la dinámica del suelo, sino también protistas, los cuales ejercen control trófico sobre otros microorganismos. Sus respuestas diferenciales a exudados y temperatura añaden complejidad a la dinámica microbiana, especialmente en el contexto del cambio climático (Fang et al., 2024).
En términos de sanidad vegetal, los exudados también contienen compuestos que actúan como quimioatrayentes o quimiorrepelentes. Metabolitos secundarios como p-cumárico y ferúlico presentan propiedades antimicrobianas o moduladoras de la interacción planta-patógeno (Ren et al., 2016). Las plantas pueden reclutar activamente microorganismos supresores ante la presencia de patógenos, fortaleciendo mecanismos de resistencia natural (Philippot et al., 2013; Berendsen et al., 2012; Huang et al., 2014). Por su parte, las interacciones microbianas, las cuales pueden incluir competencia por recursos, antagonismo mediante compuestos antimicrobianos o cooperación metabólica moldean la estructura comunitaria y pueden influir positiva o negativamente en el desarrollo vegetal. La comprensión de estas interacciones resulta esencial para diseñar estrategias de manejo que fomenten microbiomas funcionalmente óptimos.
Por otro lado, otro grupo microbiano de gran importancia, los hongos micorrízicos arbusculares dependen estrictamente del carbono vegetal, y sus etapas presimbióticas como la germinación de esporas y ramificación hifal son reguladas por compuestos de los exudados como flavonoides (Bücking et al., 2008). La colonización de raíces por bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) sigue un proceso altamente regulado que inicia con la quimiotaxis hacia los exudados, continúa con la adhesión y proliferación, y culmina en la formación de biopelículas. Los ácidos orgánicos en exudados juegan un papel clave facilitando dicha colonización (Yuan et al., 2015). Adicionalmente, metabolitos secundarios como flavonoides regulan la interacción planta–microorganismo actuando como señales, defensas químicas o moduladores del ensamblaje microbiano. Incluso se ha demostrado su papel en tolerancia al estrés salino y en la inducción de genes necesarios para la simbiosis con rizobios (Wang et al., 2022).
- Bibliografia:
ARTÍCULO Interacciones Planta-Microorganismo
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Genome Biol, 21:89
Elaborado por: Dra. Ana Luisa Olivas Tarango
MsC. Luis Miguel Trujillo
