Utilización de rizobacterias promotoras de crecimiento vegetal (PGPR) en plantas

cultivadas en Argentina

Ing. Agr. Alejandro Perticari1 INTA – IMYZA CICVyA

Abundancia de organismos del suelo

Número Biomasa Organismo por gramo suelo(kg/ha) acre)

Lombrices >5 110 – 1,700Artrópodos 1-10 6 – 170Nematodes 10 – 100 11 – 170Protozoarios>10000 22 – 220Algas >1000 11 – 550Hongos >200000 1,100 – 17,000Actinomycetes > 100 millones 440 –

5,500Bacteria 100 millones a 1 billon 440 –

5,500

Número Biomasa Organismo por gramo suelo(kg/ha) acre)

Lombrices >5 110 – 1,700Artrópodos 1-10 6 – 170Nematodes 10 – 100 11 – 170Protozoarios>10000 22 – 220Algas >1000 11 – 550Hongos >200000 1,100 – 17,000Actinomycetes > 100 millones 440 –

5,500Bacteria 100 millones a 1 billon 440 –

5,500Richard Stehouwer, 2010. Unv. Pensylvania. USA

Incremento de la intensidad de labranza disminuye la diversidad y biomasa microbiana.

Efectos de las prácticas de manejo sobre la diversidad de microorganismos

BosqueBosque

Monocultivo

Monocultivo

PastizalPastizal

RotacionesRotaciones

Diversidad disminuye

Diversidad aumenta

Richard Stehouwer, 2010. Unv. Pensylvania. USA

Which specificity in cooperation between phytostimulating rhizobacteriaand plants? Benoıˆt Drogue et al 2012

Endofitos raíz, tallo y semillas

Veronicachamaedrys

Achilleamillefolium

Rumex acetosa

Poa pratensis

Anthoxanthumodoratum

Plant driven selection of bacterial communitiesin the rhizosphere ofdifferent herbaceous plants. Six different herbaceous plants were cultivated in thesame soil and the rhizosphere bacterial communities were analyzed using theSSCP-profiling technique. Hartman et al 2008

Las plantas seleccionan los microbios que la colonizan??

Conocer Microbioma vegetalnos puede ayudar a comprenderMuchas relaciones positivas yNegativas?

De todos esto mo sonNo cultivables el 99% ???Cultivables solo 1%

Estos se emplean para Bioinsumos

Según Kloepper (1978) una bacteria PGPR es aquella altamente eficiente para aumentar el crecimiento de plantas y aumentar la tolerancia a otros m.o que causan enfermedades. Según Bashan (2005) Plant growth-promoting bacteria (PGPB) son definidas como bacterias de vida libre en el suelo, rizósfera, rizoplano y filósfera que bajo algunas condiciones son benéficas para las plantas. Según definiciones actuales PGPM para incluir a todos los MO

PGPR/PGPB/PGPM

Grupo 1: Afectan el metabolismo de las plantas por proveer sustancias que son usualmente escasas. Fijadores de N2, solubilizadores de P y hierro, productores de fitohormonas.

SOLUBILIZACIÓN DE FOSFATOS

PRODUCCIÓN DE FITOHORMONAS

FBN

BIOCONTROLAMILASAS PRODUCCIÓN DE SIDEROFOROS

Grupo 2: Referido como PGPB Biocontroladoras que indirectamente promueven el crecimiento por prevenir los efectos deletéreos de fitopatógenos. Ellos producen sustancias que matan o inhiben a otros microbios pero no a plantas.

1. AISLAMIENTO DESDE PARTES DE LA PLANTA RAICES, HOJAS, NODULOS , SEMILLA Y SUELO

Fuente Aislamiento- Colonia Pura

Es fundamental identificar el microorganismo a seleccionar al nivel de género y especie previo a los estudios de selección para su empleo como

inoculante..

TRAZABILIDAD

Daniel Grasso 2007

Las especies patógenas o cercanas no pueden ni deben ser utilizadas para estos

fines.

Se ha demostrado que determinados microorganismos utilizados como insumos

microbiológicos (inoculantes de leguminosas, promotores del crecimiento vegetal) intervienen

positivamente en procesos involucrados en producciones agropecuarias sustentables.

DEFINICIONES

INOCULANTE BACTERIANO: Formulación conteniendo una o más bacterias béneficas(cepas o especies) de uso sencillo y con soporte económico.El inoculante es el medio de transporte de la bacteria desde la fábrica a la planta. Los efectos esperados sobre el crecimiento de las plantas incluyen FBN en leguminosas, mejor absorción de nutrientes,, efectos hormonales, etc..

BIOFERTILIZANTE ó FERTILIZANTE BIOLÓGICO: Erróneamente empleado para reemplazar Inoculante Bacteriano. Se refiere a preparaciones de microorganismos que pueden ser reemplazantes de la fertilización química como por ejemplo los inoculantes para leguminosas. Sin embargo se desconocen otros efectos sobre el crecimiento de las plantas. Al usar la palabra “fertilizante” se facilita el registro para uso comercial. Este término, salvo que es apropiado debería ser abandonado.

Producto Formulado cuyo principio activo es una microorganismo vivo no patógeno de humanos, animales o plantas, ni patógenos oportunistas del hombre, que favorecen la nutrición y/o el crecimiento de las plantas. Identificable-Magnitud y frecuenciaExcluye los denominados agentes de control biológico, y productos de similar actividad que favorecen la salud de las plantas (Red BIOFAG, 2008).

¿Qué es un inoculante/Biofertilizante

Microbiano?

ENCONTRAR LA MEJOR BACTERIA Y CEPA DISPONIBLE

DESARROLLAR A PARTIR DE ESTA LA FORMULACIÓN ADECUADA A LAS CONDICIONES DE USO.

DESARROLLAR LAS CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO, TRANSPORTE, ETC

ESTABLECER LOS PATRÓN (MÍNIMOS DE CONCENTRACIÓN, ACTIVIDAD BIOLÓGICA, ETC.

ESTABLECER LAS INSTRUMENTOS DE FIZCALIZACIÓN Y DE CONTROL DE CALIDAD

DESARROLLO DE UN PROGRAMA DE INOCULACIÓN

ESPECIFICOS: Azospirillum brasilense, Pseudomonas fluorescens, Rhizobium, Bacillus,Trichoderma, Penicillium billae etc.

MULTIESPECIES: Azospirillum con Pseudomonas.Bradyrhizobium y Azospirillum , más complejosAlgas con PGPR, Paenobacillus con Azospirillum

Introducción

Agricultura extensiva en Argentina. Generalidades

Secano. Cultivos de verano (soja). Siembra directa. Alta adopción de tecnologías

(genotipos).

Frecuentes limitaciones hídricas y nutricionales (N, P, otros).

Moderadas (localizadas) reducciones por enfermedades y plagas

Microorganismos PGPR presentes en los inoculantes en el mercado nacional de uso para trigo, maíz y otros.1. Azospirillum (20 productos)2. Pseudomonas 5-7 productos3. Coinoculantes de 1+2 (3 productos)4. Coinoculantes hongos, levaduras y bacteria (1) 5. Penicillium (1) 6. Trichoderma (3)7. Bacillus (3)

Almacenamiento y transporte

Dosis y Método de uso

Formulación:Cantidad y calidad metabólica

Proceso de envasado

Vida del inoculante

Desafío obtener inoculante de Azospirillumcon sobrevida mínima de 6 meses para transformarlo en insumo real de empleo.Se evaluaron más de 10 tipos diferentes de formulados

Inoculantes en base a formulados pulverulentos vida útil media inferior a los 3 meses (turba, dolomita, etc.)

2000/1 se obtiene: Inoculante formulado líquido de alta persistencia y de vida útil media de 6 meses.

Transferido a la industria en 2001 CVT INTA-Nitragin

Sobrevivenciadelinoculante

Sobrevivenciaen el suelo

Sobrevivenciaen lasemilla

Sobrevivenciaen laraíz

Efecto Del inoculante

FORMULACION DE MICROORGANISMOS BENEFICIOSOS

ESTADO

METODO DEPREPARACION

METODO DEAPLICACION

SOLIDOPolvoGranulado

LIQUIDOOleosoAcuosoPolímero

SECADO- (Spray, Liofilizado, Aire)IMPREGNADO- Sobre sólido seco

- Cultivo- Cultivo mezclado con otro soporte liquido- Cultivo impregnado en soporte sólido y mezclado con otro soporte líquido

SEMILLAS- Preinoculación- Polvo sobre semillas a la siembraSUELO- En surco

SEMILLAS- Preinoculación- Líquido sobre semillas a la siembraSUELO- En surcoFOLIAR

JLBoiardi 2007

Pseudomonas EN ARGENTINA 1 No se dispone de colección referencial ( cepas de empresas o colecciones aisladas92. Identificación 3. Demostración de inocuidad. 4. Selección de cepas. 5. Desarrollo de formulación 6. Normativa actualizada. 7. Contralor y actitud fiscal rigurosa hacia los productos no aptos. Comentarios: En el caso de Pseudomonas a mi entender no se han cumplimentado en forma rigurosa todas las etapas y estas se han realizado en forma individual por cada una de las empresas elaboradoras de estos formulados microbianos. No contamos con una colección única, desconozco si en todos los casos se ha hecho la demostración de inocuidad y no hubo procesos de selección de cepas conjunto, existiendo hoy en el mercado distintas cepas de Pseudomonas presentes. No hay protocolos de actividad biológica estandarizados sobre los efectos propuestos de solubilización de P. No hay herramientas para incorporar como normativa y esto debilita el contralor.

Número por g/ml de inoculante – Recién

comienza

Actividad Biológica

Número en semilla

Control de calidad PGPM – Protocolos validados -

REDCAI Identificación de cepas presentes

0 2 240

1

2

3

4

5

6

Persistencia en semilla de trigo según BPCV considerado

Azospirillum

Azotobacter

Rhizobium

Paenobacillus

Bradyrhizobium

Tiempo (h)

N,u

mer

o po

r sem

illa

(log1

0)

Inoculantes y mejoramiento del crecimiento de plantas: mitigación de estrés abiótico

Inoculantes y mejoramiento del crecimiento de plantas: mitigación de estrés abiótico

Modos de acción directoso Aumentan la disponibilidad de nutrientes

por mineralización de formas orgánicas o solubilización de elementos poco disponibles.

Mejoras indirectas o Incrementan el crecimiento de raíces

por liberación de hormonas - o precursores de estas -, de moléculas señal u otros desencadenantes de cadenas de actividad de genes.

o Inducción a efectos sistémicos en las plantas mejorando su respuesta al ambiente bajo condiciones de estrés.

(Harman, 2011)Desafíos: Evaluación extensiva local (Argentina) Integración en sistemas de producción (valor de la

práctica)• Azospirillum – Pseudomonas – Penicillum• Cereales - Leguminosas

Inoculantes y mejoramiento del crecimiento de plantas: mitigación de estrés abiótico

Respuestas a la inoculación con Azospirillum brasilense

Argentina (2002/3 a 2011/12)

Trigo (550) Maíz (n=279)

Aumentos de rendimientos en más del 72 % de los casos y en promedio 6 % superiores a los controles sin su aplicación.

Díaz-Zorita et al. (2013)

Inoculantes y mejoramiento del crecimiento de plantas: mitigación de estrés abiótico

Trigo Respuestas a la inoculación con Azospirillum brasilense

(Argentina, n=297 - 2011 a 2013)

Díaz-Zorita y Fernandez Canigia (2009)

Mayores aportes en crecimiento inicial (producción de raíces y de biomasa aérea).

Respuestas significativas al aumentar la productividad de los cultivos.

Que tener en cuenta cuando se va a utilizar un inoculante

Inscripción en la SAGPyA (SENASA)Fecha de vencimiento Número de loteCondiciones de almacenamientoEspecieConcentración bacterianaDosisCondiciones para la inoculación

Tomate Eucalyptus grandis

GirasolLechuga criolla

Arándano

Arándano

SI INOCULADOS8200

8400

8600

8800

9000

9200

9400

9600

8691

9518

Promedio de ensayos Inoculación en Campo Experimental IMYZA INTA

Castelar 2007-2010

450055006500750085009500

105001150012500f(x) = 0.966937822490052 x + 674.336530090082R² = 0.719109906572025f(x) = 1.03306217750995 x − 674.336530090137R² = 0.745043121153944

Maíz con inoculantes. CastelarTres campañas

Ambiente (kg.ha)

Rin

de (

kg.h

a)

Ejemplo respuesta a la inoculación con PGPR en maíz – Proyecto Inocular

Respuesta positiva promedio de la inoculación de 816 kg/ha, equivalentes al 9% del rendimiento de los cultivos. El porcentaje de casos positivos 75% .

Sin inocular Azospirillum Azosp + A 25 Z1 + Azosp Azotobacter + Azosp

Paenibacillus + Azosp

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

37843950

41073891

4310

4577

Coinoculantes Castelar 2008-9

En trigo se calcula 200000-300000 dosis (inoculante para 100 kg de semilla de trigo) representando un 4-5% del área de siembra. AzospirillumPresiembra y siembra los más empleados. Luego Pseudomonas.

En el resto de los cultivos como maíz con impulso creciente.En el caso de arroz, Algodón, especies hortícolas, etc. los inoculantes se utilizan en forma muy puntual. Si bien se observaron muy interesantes Respuestas.En hortícolas se usan EM y TrichodermaSe promueven nuevos productos Rizoderma a base Trichoderma Limite y Guardian a base Bacillus subtilis

¿En el suelo los microbios promotores del inoculante persisten?

¿Hay estandares de calidad de los inoculantes espécificos ?

¿La coinoculación es un tecnología completa?¿Los microbios promotores en formulados inoculantes toleran condiciones ambientales

adversas?

¿La semilla de mala calidad, los fungicidas u otros curasemillas afectan?

¿El maíz y el trigo hace por la promoción o la FBN, las híbridos o variedades son iguales en

estos aspectos?

COMPONENTES DEL SISTEMA DE PROMOCION DE CRECIMIENTO IDEAL

GENOTIPO

INOCULANTE ESPECÍFICO

DE ALTA VALOR

AGREGADO

APORTE A LA PRODUCCION

PARA CONDICIONES NORMALES Y MARGINALES

GÉNERO ESPECIES RECONOCIDAS HABITAT MECANISMOS INDIRECTOS

Gluconacetobacter diazotrophicus endófito FBN, PCP

Azoarcus endófito FBN

Azorhizobium caulinodans endófito FBN, PCP, solubilizador de PAzospirillum amazonense, brasilense,

irakense,lipoferum, Rizósfera, endófito

FBN, PCP

Azotobacter armeniacus,chroococcum, vinelandii

Rizósfera, FBN, fitohormonas, solubilizador de P

Bacillus amyliloliquefaciens;subtilis Rizósfera, PCPBradyrhizobium japonicum Rizósfera

endófitoFBN

Herbaspirillum seropedicae Rizósfera, endófito

FBN, PCP

Paenobacillus polymixa Rizosfera, endófito

Solubilizador de P, PCP

Pseudomonas fluorescens; aurantiaca; putida

Rizósfera Solubilizador de P

Rhizobium leguminosarum biovar trifolii,

endófito FBN, PCP, solubilizador

Avances 2014

- Gramíneas fijadoras de N2?????- MGM Microorganismos genéticamente

modificados. EjemplosPseudomans transformadas en Argentina 1. Máxima FBN2. Multifunción Producción de fitohormonas y

solubilización de fosfatos.

3. Cauba MINAGRI Dirección de Biotecnología4. Congreso PGPR Cordoba 2014 Septiembre

Prospectivas:

- En un contexto de necesidad de aumentar la productividad con altos costos de fertilización química el empleo de microorganismos promotores del crecimiento vegetal adquiere relevancia y tiene amplias posibilidades de insertarse en el sistema de producción actual y futuro. Para que su empleo tenga credibilidad en el sector productivo no deberían acelerarse los tiempos de desarrollo y de evaluación de los inoculantes elaborados con bacterias solas o combinadas.

Muchas gracias!!!!!!!