Chemical heterogeneity of Kappaphycus alvarezii and Gracilaria edulis biostimulants reshapes the maize phyllosphere microbiome and improves plant performance
Este estudio demuestra que las aplicaciones foliares de bioestimulantes derivados de *Kappaphycus alvarezii* y *Gracilaria edulis* remodelan el microbioma de la filosfera del maíz mediante el enriquecimiento de taxones beneficiosos, mejorando así el rendimiento fotosintético, la acumulación de biomasa y el rendimiento.
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Las plantas nunca están solas. Incluso las hojas situadas en lo alto del suelo, expuestas al viento y al sol, albergan vastas e invisibles ciudades de bacterias, hongos y otras formas de vida microscópica. Esta superficie superior de una planta, conocida como la filosfera, es un lugar difícil para que vivan los microbios; es seco, está bañado por la radiación ultravioleta y cambia constantemente con el clima. Sin embargo, una comunidad diversa prospera allí, y los científicos han sospechado durante mucho tiempo que la salud de una planta está profundamente ligada a la mezcla específica de microbios que transporta. Así como un intestino sano ayuda a un humano a digerir alimentos y combatir enfermedades, una comunidad equilibrada en una hoja puede ayudar a una planta a absorber nutrientes y resistir enfermedades. Para los agricultores que buscan cultivar más alimentos sin depender de fertilizantes químicos agresivos, comprender cómo guiar suavemente estas comunidades microbianas se ha convertido en un objetivo principal. Una herramienta prometedora es el extracto de algas marinas, un líquido natural hecho de plantas oceánicas que se ha utilizado durante décadas para potenciar el crecimiento de los cultivos, aunque la forma exacta en que actúa sobre el mundo invisible de los microbios de las hojas ha seguido siendo un misterio.
En un estudio reciente, los investigadores se propusieron resolver este misterio probando dos tipos diferentes de algas en maíz, un tipo de maíz ampliamente cultivado en todo el mundo. Eligieron dos algas específicas: Kappaphycus alvarezii y Gracilaria edulis. Aunque ambas son algas, son químicamente muy diferentes entre sí. El equipo quería ver si rociar estos extractos en las hojas de plantas de maíz jóvenes cambiaría los residentes microbianos que viven allí, y si esos cambios ayudarían a las plantas a crecer mejor. Cultivaron maíz en grandes macetas bajo condiciones controladas y, cuando las plantas estaban en una etapa específica de crecimiento temprano, rociaron algunas con agua, otras con el primer extracto de algas y otras con el segundo. Dos días después, recolectaron cuidadosamente las hojas para analizar los microbios que viven en la superficie, utilizando secuenciación genética avanzada para identificar exactamente qué tipos de bacterias y hongos estaban presentes. También midieron cuánto crecieron las plantas, qué tan gruesos se volvieron sus tallos y cuántos granos produjeron al final de la temporada.
Los resultados revelaron que las dos algas no actuaron de la misma manera. El extracto de Gracilaria edulis resultó ser un poderoso agente de cambio. Alteró significativamente la comunidad microbiana en las hojas, introduciendo una variedad mucho mayor de bacterias y hongos que los otros tratamientos. En las plantas tratadas con agua, unos pocos tipos de bacterias dominaban el paisaje, pero el tratamiento con Gracilaria rompió esta dominancia, permitiendo que muchos microbios beneficiosos distintos se establecieran. Este cambio fue acompañado por una mejora dramática en la salud de la planta. El maíz tratado con Gracilaria creció más alto, desarrolló tallos más gruesos y produjo significativamente más grano que las plantas no tratadas. También mostró una tasa de fotosíntesis mucho más alta, el proceso mediante el cual las plantas convierten la luz solar en energía, y sus hojas fueron capaces de absorber más dióxido de carbono y liberar más vapor de agua, lo que indica una planta más activa y eficiente.
La segunda alga, Kappaphycus alvarezii, también ayudó a las plantas, pero sus efectos fueron más modestos. Mejoró el crecimiento y el rendimiento en comparación con el grupo de solo agua, pero no remodeló la comunidad microbiana tan profundamente como el extracto de Gracilaria. Los microbios en estas hojas permanecieron más similares a las plantas no tratadas, con menos tipos nuevos apareciendo y manteniendo la bacteria dominante original al mando. Esta diferencia sugiere que la composición química específica de las algas importa enormemente. Se encontró que el extracto de Gracilaria era rico en proteínas, compuestos fenólicos y ácidos orgánicos específicos, mientras que el extracto de Kappaphycus contenía niveles más altos de lípidos y diferentes aminoácidos. Parece que el cóctel único de sustancias químicas en el extracto de Gracilaria actuó como una señal que invitó a un equipo microbiano más diverso y útil a la superficie de la hoja, lo que a su vez apoyó el rápido crecimiento y la mayor productividad de la planta.
Este estudio proporciona evidencia clara de que los bioestimulantes de algas marinas no son solo simples alimentos para las plantas; son herramientas complejas que pueden reorganizar activamente el mundo microscópico que vive en la superficie de una planta. Los investigadores encontraron que los beneficios de los aerosoles de algas estaban vinculados directamente a estos cambios en el microbioma de la hoja. El extracto de Gracilaria no solo alimentó a la planta; ayudó a construir un mejor vecindario para que la planta viviera, uno lleno de una diversidad de microbios que probablemente ayudaron a la planta a prosperar. Si bien el extracto de Kappaphycus ofreció algunos beneficios, el estudio sugiere que no todos los extractos de algas son iguales, y que los ingredientes químicos específicos determinan qué tan bien pueden remodelar el entorno de la planta. Para la agricultura sostenible, esto significa que elegir la fuente de algas adecuada podría ser una clave para desbloquear mayores rendimientos y cultivos más sanos sin la necesidad de productos químicos sintéticos, simplemente trabajando con las asociaciones naturales entre las plantas y los microbios que viven en ellas.
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