Rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) y su aporte en la nutrición mineral de tomate (Lycopersicon sculentum L.).

Abstract

El nitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K) son macronutrientes esenciales para el crecimiento y productividad de las plantas. Sin embargo, no siempre están disponibles para las plantas en el suelo. Las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) son bacterias del suelo que pueden colonizar la rizósfera y mejorar la disponibilidad de estos nutrientes a través de los mecanismos de fijación biológica de nitrógeno y solubilización de P y K. El objetivo de esta investigación fue seleccionar rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal nativas, que fijen N2 y solubilicen P y K de minerales del suelo, para su uso como biofertilizantes en el cultivo de tomate. La investigación se desarrolló en tres etapas. En la primera etapa, se estudiaron 72 rizobacterias de la Colección de Microorganismos de la Facultad de Agronomía. Se evaluó y cuantificó la capacidad de las rizobacterias para fijar N2 y solubilizar P y K in vitro, en los medios de cultivo Burk's libre de N, Pikovskaya y Aleksandrov, respectivamente. Se clasificaron 15 rizobacterias por su capacidad de crecimiento en el medio libre de N y por formar halos de solubilización de P y de K. De estas 15 rizobacterias se seleccionaron 4 por su capacidad de fijar N2 (0.6 a 1.7 mg L-1 NH4 +), 3 por solubilizar P (144.4 a 308.6 mg L-1 P-PO4) y 5 por solubilizar K (25.0 a 37.0 mg L-1 K) (correlación cofenética > 0.8). Estas rizobacterias fueron aisladas de los cultivos de tomate, lenteja, ají, haba y lechuga, cultivados en suelos Andisoles y Alfisoles. En base en la secuenciación del gen 16SrRNA, estas rizobacterias se identificaron como Pseudomonas gessardi, P. koreensis, P. brassicacearum, P. marginalis, Acinetobacter calcoaceticus y Rahnella aquatica. En la segunda etapa, se evaluó la capacidad endofítica y el efecto de la inoculación de las rizobacterias seleccionadas in vitro en la disponibilidad de NPK y la promoción del crecimiento en plántulas de tomate ‘Cal Ace’ cultivadas en suelo con baja fertilidad: 7.0 mg kg-1 N disponible, 19.20 mg kg-1 P disponible, 40.90 mg kg-1 K disponible. Se realizaron tres experimentos, uno para cada tipo de bacteria seleccionada. Las bacterias solubilizadoras de fósforo no mostraron un efecto positivo en el crecimiento de las plantas o un aumento en el suelo disponible P. La bacteria fijadora de N2, Tmt-16 aumentó el crecimiento de las raíces en 23.57 %, generó el mayor contenido de N en el tejido vegetal, 2.60 % y en el suelo produjo la mayor cantidad de amonio,1.95 mg kg-1 y N disponible, 2.95 mg kg-1. Las bacterias xiii solubilizadoras de K; Ls-C21, Ltj-62 y LsC-58 generaron de 17.0 a 19.0 mg kg-1 de K disponible y de 0.04 a 0.05 mg kg-1 de K intercambiable (p ≤ 0.05). Con base en la huella genética, ninguna de las rizobacterias tuvo la capacidad de establecerse como endófita. En la tercera etapa, se estudió el efecto de la interacción entre las rizobacterias seleccionadas in vitro y distintos niveles de fertilización en la biodisponibilidad de NPK y la promoción de crecimiento de plantas de tomate. Se realizaron tres experimentos: (1) Disponibilidad de N2, se evaluaron; 3 rizobacterias + 1 Control, en 3 niveles de fertilización-N; 0, 50 y 100 % (%N); (2) Solubilización de P, se estudiaron 3 rizobacterias + 1 Control, en 2 niveles de fertilización-P, 50 y 100% (%P), y (3) Solubilización de K, se estudiaron 5 rizobacterias + 1 Control, en 3 niveles de fertilización-K; 0, 50 y 100 % (%K). En el experimento de disponibilidad de N, la aplicación de Tmt-16+100%N incrementó 51.6 y 43.8 % la concentración de NO3 - y N disponible en el suelo, las aplicaciones de Hb-142+50%N y Tmt-16+0%N incrementaron el contenido de N en el tejido vegetal en un 19.8 y 71.2 %, y en la promoción de crecimiento, Hb-142+50%N y Tmt1-107+50%N, generaron un 29.2 y 24.6 % más de materia seca. En el experimento de solubilización de P, los tratamientos no mostraron un efecto positivo en la biodisponibilidad de P ni en la promoción de crecimiento. En el experimento de solubilización de K, los tratamientos; Ltj-62+100%K, LsC-54+50%K y LsC-21+0%K incrementaron de 14 a 60 % los valores de K intercambiable y disponible en el suelo. En la planta, los tratamientos no indujeron mayor contenido de K en el tejido vegetal y no promovieron el crecimiento. Los diversos efectos de la interacción entre las bacterias fijadoras de N2, solubilizadoras de P y solubilizadoras de K con los distintos niveles de fertilización, brindan una amplia posibilidad del uso de estas rizobacterias en suelos con distintos niveles de fertilidad. Permitiendo generar una alternativa sostenible para la producción del cultivo de tomate. Además, estas rizobacterias fueron compatibles entre sí por lo que en un futuro pueden evaluarse en consorcio y contribuir a aumentar la eficiencia en el uso de nutrientes y la productividad en diversos cultivos para una producción agrícola sostenible.