Efecto de la inoculación en maíz con cepas nativas de Azospirillum sp

Effect of corn inoculation with Azospirillum sp native strains

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La agricultura a nivel mundial ha buscado alternativas biológicas para mejorar la sustentabilidad de la producción de los cultivos. La utilización de biofertilizantes se considera una opción para sustituir parcial o totalmente el uso de los fertilizantes químicos. Las bacterias que interaccionan con plantas son consideradas como una opción viable para desarrollar biofertilizantes (Caballero-Mellado, 2006); en particular, aquellas del género Azospirillum spp, que es una bacteria de vida libre, fijadora de nitrógeno, aislada de la rizósfera y productora de fitohormonas (Bashan et al., 2004). Dentro de este género, han reportado doce especies: A. lipoferum y A. brasilense (Tarrand et al., 1978), A. amazonense (Magalhães et al., 1983), A. halopraeferens (Reinhold et al., 1987), A. irakense (Khammas et al., 1989), A. largimobile (Sly and Stackebrandt, 1999) y las recientemente descritas, A. doebereinerae (Eckert et al., 2001), A. oryzae (Xie y Yokota, 2005), A. melinis (Peng et al., 2006), A. canadense y A. zeae (Mehnaz et al., 2007) y A. rugosum (Young et al., 2008). Las especies de este género más ampliamente estudiadas son A. lipoferum y A. brasilense, gracias a su capacidad para estimular el crecimiento de las plantas y de aumentar el rendimiento de los cultivos (Díaz y Ortegón, 2006; García-Olivares et al., 2012).

Las bacterias del género Azospirillum spp mejoran el crecimiento vegetal, dada la producción y liberación de fitohormonas como auxinas, citocininas y giberelinas. Estas hormonas vegetales promoverán la capacidad de Azospirillum spp como fijadora de nitrógeno (De Bashan et al., 2007). La fitohormona más importante producida por Azospirillum spp es la auxina ácido indol-3-acético (AIA). Las plantas presentan cambios morfológicos en las raíces, así como también una mejor absorción de minerales después de inocularse con Azospirillum spp; estos cambios se atribuyen a la liberación de AIA de esta bacteria (Steenhoudt y Vanderleyden, 2000). Estudios revelan que la inoculación con Azospirillum brasilense incrementa en 35 % el rendimiento de grano en maíz respecto de plantas no inoculadas (García-Olivares et al., 2012). La asociación de Azospirillumplanta da como resultados cambios importantes en diferentes parámetros del crecimiento (Bashan y Holguin, 1996); tales como: el incremento en el desarrollo radicular de la planta, mayor desarrollo de materia verde y mayor producción de materia seca (García et al., 2005; Díaz y Ortegón, 2006).

Además de AIA, se han encontrado otros compuestos indólicos y metabolitos relacionados, tales como: el ácido indol pirúvico, indol láctico, indol acetamida, indol acetaldehído, indol etanol e indol metano, triptamina y antranilato (Dobbelaere et al., 2001; Aguilar-Piedras et al., 2008; Hernández-Mendoza et al., 2010). Esta bacteria ha creado numerosos progresos en los campos, dando lugar a una aplicación cada vez mayor y exitosa en varias regiones del mundo, especialmente en América del Sur y Centroamérica (Hartmann y Bashan, 2009).

En este estudio se evaluó el efecto que produce la inoculación con cepas de Azospirillum sp. en dos diferentes maíces cultivados en el noreste de México (Pionner 30P49® y 30F52®).

Las cepas de Azospirillum sp. empleadas en este estudio fueron designadas como Patrón 9, IPN-33 e IPN-35; se multiplicaron en matraces de 500 ml con 50 ml medio Luria Bertani (LB) a pH 7.0, enriquecido con 1g/l de triptófano. Se incubaron a 29 °C (±1), se mantuvieron en agitación constante a 200 rpm y se tomaron muestras de cinco ml del caldo nutritivo a las 72 h después de la inoculación y se congelaron a -20°, hasta su procesamiento.

Para la realización del trabajo, se colocaron las semillas de maíz (seis por tratamiento y repetición) en caja de Petri chica. Las variedades, Pionner 30P49® y 30F52®, fueron empleadas en estas pruebas y se inocularon con tres ml de una suspensión de las cepas bacterianas correspondientes. La concentración de bacterias se estimó por espectrometría (densidad óptica determinada a 600 nm) y se diluyó hasta una suspensión de 1x10. Unidades Formadoras de Colonia/ml); los tratamientos se hicieron por triplicado.

Las semillas se incubaron por 72 h con el inóculo y luego se sembraron en charolas de 72 cavidades (capacidad 120 ml cada una). El sustrato consistió en una mezcla de suelo agrícola y perlita en relación 3:1v/v. Los parámetros evaluados fueron: peso seco de raíz, peso seco de planta, altura de planta e índice de clorofila, medida con Minolta SPAD 501 (Díaz y Garza, 2006).

Se tomaron datos de las plantas a los 30 días después de la siembra y como testigo se utilizaron semillas sin tratar de cada una de las variedades de maíz mencionadas. Los resultados se sometieron a análisis estadísticos y se analizaron por la prueba de los cuadrados medios y comparación de medias con prueba de Tukey (DMSH, p ˂0.05) empleando el programa SAS (SAS, 1998).

El ANVA global detectó diferencias altamente significativas para los híbridos (30P49® y 30F52®) en el peso seco de planta, altura de planta y clorofila (cuadro 1). El mismo análisis muestra que entre cepas existen diferencias significativas en cuanto a su efecto en peso seco de raíz y altamente significativas para altura de planta. No muestran efecto en cuanto a la influencia en el índice de clorofila, ni en el peso seco de planta. Asimismo, el ANVA no detectó diferencias significativas en las repeticiones, lo cual significa que hay homogeneidad entre ellas.

Finalmente, en lo relativo al efecto cruzado de híbrido por cepa de Azospirillum sp, los tratamientos aplicados mostraron alta significancia en la altura de planta y clorofila.

Cuadro 1
Cuadrados medios y coeficiente de variación del análisis de varianza de peso seco de raíz y follaje, altura de planta e índice de clorofila de híbridos de maíz tratados con A. brasilense.

**= Altamente significativo; *= Significativo; NS= No significativo. (***Unidades SPAD).

En el experimento, cada una de las cepas bacterianas indujo cambios en la planta, los cuales pueden tener variaciones de acuerdo con la actividad de la misma (cuadro 2). Los tratamientos de las semillas de maíz con la cepa Patrón 9, mostró los valores promedio más altos para peso seco de raíz y altura de planta comparado con las otras cepas y el testigo, sin diferencia estadística para peso seco de follaje (parte área de la planta) y al índice de clorofila.

Cuadro 2
Comparación de peso seco de raíz y follaje, altura de planta e índice de clorofila de maíces inoculados con cepas nativas de A. brasilense.

Nota: letras indican diferencias significativas (Tukey ≤0.05). (***Unidades SPAD).

Los tratamientos aplicados con las cepas Patrón 9, IPN-33, IPN-35 y testigo en el maíz (30P49® y 30P52®), la cepa Patrón 9 se considera la respuesta más favorable, pues es donde se detectaron los valores más altos.

En el norte del estado de Tamaulipas el cultivo de maíz forma parte de los cultivos típicos en la región y al estar en suelos pobres en materia orgánica, los agricultores utilizan fertilizantes químicos en su producción. Estos compuestos generan una inversión de alto costo y daños ecológicos (García et al., 2007). Ante esta problemática se busca, a través de este trabajo, generar una alternativa que reduzca la utilización de los fertilizantes químicos y promueva la protección ambiental.

Una de estas alternativas es la utilización biofertilizantes, entre los cuales se encuentran las bacterias del género Azospirillum spp.; las que, a menudo, ha sido utilizadas como inoculantes en gramíneas y otras especies vegetales (De Bashan et al., 2008; De Bashan et al., 2010). Su aplicación es tecnológicamente aceptable (Díaz-Franco et al., 2005), además de que son capaces de producir compuestos hormonales (fitohormonas vegetales) (De Bashan et al., 2008; Hernández-Mendoza et al., 2010) que pueden contribuir al buen desarrollo de las plantas tratadas, como se observó en este trabajo. En las plantas tratadas se pueden mejorar parámetros, como el alargamiento de raíces e incremento en la biomasa producida por las plantas inoculadas.

La evaluación de la inoculación con cepas de género de Azospirillum sp. en maíz mostró respuestas positivas en cuanto a la producción de biomasa en las especies de maíz inoculado. La exploración de más cepas de Azospirillum podría favorecer la detección de cepas con mayor actividad promotora del crecimiento vegetal para el maíz.

Como conclusión de este trabajo, se confirma que los aislados de A. brasilense tienen preferencia en la asociación con ciertos materiales o híbridos de maíz. Asimismo, que el patrón 9 estimuló el desarrollo del maíz con mayor intensidad en la raíz y en la altura de la planta y que finalmente es necesario continuar realizando aislamientos para detectar cepas que tengan una mayor capacidad de promover el crecimiento y la cantidad de clorofila en las plantas tratadas.