Growth promotion of tomato plants through bacteria derived from spent substrate of edible mushrooms

Los tomates son uno de los vegetales más cultivados en el planeta, alimentando a millones y formando la base de innumerables dietas. Para hacer frente al hambre mundial, los agricultores deben encontrar constantemente formas de cultivar más alimentos sin dañar la tierra. Durante décadas, la solución estándar ha sido los fertilizantes químicos, pero estos pueden filtrarse en las aguas subterráneas y dañar la salud del suelo con el tiempo. La naturaleza, sin embargo, ofrece una alternativa más silenciosa: dimincias bacterias que viven en el suelo y ayudan a las plantas a crecer. Estos ayudantes microscópicos, a menudo llamados bacterias promotoras del crecimiento vegetal, no se limitan a quedarse inactivas; producen compuestos naturales que desbloquean nutrientes, combaten microbios dañinos e incluso estimulan sus propios hormonas de crecimiento en la planta. El desafío para los científicos es encontrar las cepas adecuadas de estas bacterias y determinar la mejor manera de aplicarlas a los cultivos.

Un equipo de investigadores en Brasil recurrió a una fuente inesperada para encontrar estos ayudantes: el material sobrante de las granjas de hongos. Cuando se cosechan los hongos comestibles, dejan un sustrato agotado —una mezcla de cáscaras, semillas, madera y otros subproductos agrícolas que ya ha sido parcialmente descompuesta por los hongos—. Este residuo orgánico rico está repleto de vida microbiana. Los investigadores recolectaron veinte cepas bacterianas diferentes de este sustrato de hongo agotado y las sometieron a una serie de pruebas para ver cuáles eran las más capaces de ayudar a una planta de tomate. Buscaron actividades biológicas específicas, como la capacidad de producir enzimas que descomponen las fibras vegetales resistentes, sustancias que capturan el hierro del suelo y hormonas de crecimiento naturales que fomentan la expansión de las raíces.

El proceso de cribado reveló que cada una de las cepas bacterianas que probaron tenía alguna capacidad útil, pero tres destacaron por ser particularmente prometedoras. Una cepa, llamada BUD 5, era una potencia que producía una hormona de crecimiento llamada ácido indol-3-acético, junto con enzimas que descomponen la celulosa y compuestos que aseguran el hierro. Otra, la BUD 7, también producía la hormona de crecimiento y enzimas que descomponen la celulosa. Una tercera, la BUD 19, era una fuerte productora de compuestos captadores de hierro y también producía enzimas de descomposición de la celulosa. Para ver si estas bacterias podían realmente marcar la diferencia en una planta viva, el equipo trasladó su trabajo del banco del laboratorio al invernadero. Cultivaron plantas de tomate en macetas y aplicaron las bacterias de tres maneras diferentes: remojando las semillas antes de la siembra, pulverizando las hojas o haciendo ambas cosas. Monitorearon las plantas durante dos temporadas de cultivo, midiendo todo, desde la altura de su crecimiento hasta el tamaño y el peso de sus sistemas radiculares.

Los resultados mostraron que las bacterias sí ayudaron a los tomates, aunque los efectos variaron dependiendo del año y de cómo se aplicaron las bacterias. En el primer año, la combinación de tratar las semillas y pulverizar las hojas con la cepa BUD 5 produjo los resultados más dramáticos. Estas plantas desarrollaron sistemas radiculares casi un cuarenta por ciento más grandes en volumen que las plantas de control no tratadas. Las hojas de las plantas tratadas con BUD 5 también mostraron un aumento significativo en el peso fresco, creciendo casi un cuarenta y cinco por ciento más pesadas que el grupo de control. Las bacterias parecían funcionar alentando a las plantas a construir más masa radicular, lo que a su vez les permitía absorber más agua y nutrientes del suelo, impulsando el crecimiento de las hojas y tallos por encima del suelo.

El segundo año del experimento confirmó que estas bacterias eran fiables, incluso si los ganadores específicos cambiaban ligeramente. Mientras que las plantas de control crecieron tanto en altura como las tratadas, las plantas tratadas con las bacterias desarrollaron a menudo sistemas radiculares más robustos y acumularon más materia seca en sus raíces y brotes. Por ejemplo, tratar las semillas con la cepa BUD 7 condujo a un sistema radicular más de un veinte por ciento mayor que el de control. Los investigadores también midieron qué tan eficientemente utilizaban las plantas la luz para la fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas convierten la luz solar en energía. Las plantas tratadas con las bacterias mantuvieron una maquinaria fotosintética saludable, con algunos tratamientos mostrando un marcado aumento en la eficiencia del transporte de electrones, un paso clave en la conversión de la energía lumínica en energía química. Esto sugiere que las bacterias ayudaron a las plantas a usar la luz solar de manera más efectiva, proporcionando la energía extra necesaria para soportar el mayor crecimiento de raíces y brotes.

Lo que hace que este descubrimiento sea particularmente interesante es la fuente de las bacterias. Al utilizar el sustrato agotado de la cultivación de hongos, los investigadores aprovecharon un reservorio de microorganismos que ya están adaptados para descomponer materia orgánica compleja. Estas bacterias están naturalmente equipadas con las herramientas para degradar fibras vegetales resistentes y reciclar nutrientes, rasgos que resultaron beneficiosos al transferirse a las plantas de tomate. El estudio demuestra que estos productos de desecho de las granjas de hongos no son solo basura para ser desechada, sino un recurso valioso para encontrar nuevas herramientas biológicas para la agricultura. Las tres cepas seleccionadas, BUD 5, BUD 7 y BUD 19, demostraron que podían promover el crecimiento de manera constante, mejorar el desarrollo radicular y aumentar la capacidad de las plantas para capturar energía del sol.

El estudio no encontró que las bacterias funcionaran de la misma manera cada vez; los resultados variaron entre los dos años, probablemente debido a las variaciones naturales en las condiciones ambientales. Sin embargo, la tendencia constante fue que las bacterias ayudaban a las plantas a crecer con más vigor, particularmente en sus sistemas radiculares. Este es un hallazgo crucial porque un sistema radicular más fuerte significa que una planta está mejor equipada para manejar el estrés y acceder a los nutrientes. Los investigadores concluyeron que estos aislados bacterianos tienen un potencial real para ser desarrollados como bioinsumos, ofreciendo una forma sostenible de aumentar la producción de tomate sin depender de los fertilizantes químicos. El trabajo destaca una idea simple pero poderosa: al observar el residuo de un proceso agrícola, podemos encontrar las claves para mejorar otro.