Verdaderas “redes sociales” de los ecosistemas terrestres, las micorrizas revelan sus secretos

En el ecosistemas terrestres, las plantas están asociadas con comunidades microbianas muy densas alrededor de sus raíces. Si bien las bacterias son, con mucho, las más importantes
mayor diversidad de especies en estas comunidades microbianas, la
hongos también están muy presentes.

Así, un gramo de suelo natural contendría casi 200 metros de hifas hongos (filamentos). Entre estos, varios metros están formados por hifas de hongos simbióticos de plantas (una asociación recíproca entre la planta y el hongo).

Estos hongos simbióticos se asocian con las raíces de las plantas para formar micorriza (del griego “myco” para hongo y “rhize” para raíz). Las micorrizas son las simbiosis vegetales más comunes en ecosistemas naturales o cultivados. La interacción simbiótica da como resultado el establecimiento de una red de hifas extramatriz (alrededor de la raíz) que aumenta la superficie de absorción de agua y nutrientes (por ejemplo, fósforo, nitrógeno, etc.) de las raíces. Los hongos reciben azúcares de la fotosíntesis de la raíz de la planta huésped, que utilizan para su propia supervivencia. Esta es una relación bilateral de intercambio de recursos entre dos especies y, por lo tanto, un mutualismo simbiótico clásico. Existen varios tipos de micorrizas, pero las más estudiadas son las ectomicorrizas y las endomicorrizas.

Estructuras des ectomicorrizas y des endomicorrizas © B. Thioye, M.-P. Bruyant, M. Legras / UniLaSalle 2020

Ectomycorrhizae (del griego ektos: exterior) en el que los hongos se desarrollan principalmente alrededor de la raíz, formando un manto micelial del que parten hifas que se organizan entre las células corticales de la raíz para formar la red, dijo de Hartig sin cruzar nunca la pared de el último. Los hongos ectomicorrízicos pertenecen a las ramas de los basidiomicetos (p. Ej. Boletes, Russules…) y Ascomycetes (p. Ej. Trufas). Alrededor del 5% de las plantas, principalmente árboles y arbustos forestales (pino, carpe, roble, haya, etc.) forman este tipo de simbiosis.

Las endomicorrizas o micorrizas arbusculares (del griego endón: interior) se caracterizan por la ausencia de una manga micelial externa y por la penetración de hifas fúngicas en el espacio periplásmico de las células corticales. Las hifas crecen en la raíz de forma intercelular e intracelular, formando vesículas y arbuscules.

Las micorrizas arbusculares son el tipo de micorrizas más común y más antiguo que se remonta a la primera aparición de las plantas terrestres hace unos 450 millones de años. Al menos el 85% de las plantas terrestres forman este tipo de simbiosis, incluidos muchos cultivos importantes para la agricultura (trigo, arroz, maíz, guisantes, frijoles, soja, etc.). Pertenecientes al filo Glomeromycetes, estos hongos micorrízicos son simbiontes obligatorios que no pueden cultivarse en ausencia de la planta hospedante y son ubicuos en los ecosistemas terrestres.

En las plantas terrestres, la micorrización es la regla, la no micorrización es la excepción. Un gran número de especies son capaces de interactuar con los hongos micorrízicos arbusculares (AMC) en particular briófitos, licópodos, monilófitos, gimnospermas y angiospermas: la mayoría de árboles frutales, plantas herbáceas, hortalizas, helechos terrestres, musgos, plantas con flores (ásteres. ..), plantas acuáticas, algunas coníferas, plantas con semillas (Ginkgo …). Hay, a pesar de todo, familias de plantas incapaces de lograr esta simbiosis, como Brassicaceae. Si la simbiosis micorrízica arbuscular está tan extendida en el mundo vegetal es porque es beneficiosa para la planta. De hecho, los CMA promueven el crecimiento y desarrollo de las plantas gracias a una mejora en la nutrición mineral y, en particular, al fósforo biodisponible. También permiten a las plantas explorar mejor los recursos hídricos y resistir el estrés abiótico.

Carreteras subterráneas para la nutrición vegetal

El hongo coloniza la raíz por su micelio (un tejido grueso de filamentos) formando órganos de reserva (vesículas), órganos de intercambio (arbuscules) e hifas y esporas en el suelo. Todas estas estructuras (esporas, hifas, vesículas, arbuscules, fragmentos de raíces colonizadas) se denominan propágulos. Por tanto, la colonización de las raíces de las plantas se realiza a partir de propágulos de hongos y, en particular, de las esporas presentes en el suelo.

Los filamentos de hongos microscópicos expanden en gran medida el sistema de raíces con su increíble capacidad para conectarse a las raíces de las plantas a muchos kilómetros del suelo.

Establecimiento de simbiosis micorrízica © B. Thioye, M.-P. Ruidoso, M. Legras / UniLaSalle 2020

Extraen agua y nutrientes de un gran volumen de suelo circundante y los suministran a la planta, mejorando su nutrición y crecimiento. Pero una de las habilidades más importantes de los hongos micorrízicos es que permanecen adheridos a las raíces y sostienen a la planta durante toda su vida. Muchos investigadores han demostrado que la mayoría de las plantas dependen de las micorrizas para su desarrollo. En consecuencia, cada especie vegetal se asocia preferentemente con los MAC que le son más favorables en términos de estimulación del crecimiento. Las plantas con una fuerte red de micorrizas tienden a ser más saludables y a crecer y defenderse mejor. Por lo tanto, requieren menos recursos para crecer, lo que es bueno para los agricultores y el medio ambiente.

Una aplicación en áreas tropicales.

Los hongos micorrízicos son un componente clave en las relaciones planta-suelo. En los sistemas forestales y agroforestales, es bien sabido que los árboles con altas tasas de colonización micorrízica se pueden utilizar para reponer el potencial micorrízico de los suelos. Es por esto que en las áreas tropicales, una de las principales estrategias de ingeniería ecológica que se puede utilizar para permitir que la simbiosis micorrízica desarrolle sus propiedades en beneficio del desarrollo de las plantas es la micorrización controlada. Es un conjunto de técnicas que permite optimizar la simbiosis a partir de un proceso de aislamiento, cultivo, selección, multiplicación, inoculación y seguimiento de un hongo en el suelo con el fin de producir plantas “biológicamente mejoradas”.

En estos ecosistemas, los investigadores han demostrado que las plantas inoculadas con hongos micorrízicos movilizan mejor el fósforo y tienen una mayor tasa de supervivencia en el campo que las plantas no inoculadas.

Micorrizas de una azufaifa (árbol frutal del bosque saheliano) de 13 meses en la ruta de la Gran Muralla Verde (Senegal), y esporas del hongo micorrízico con arbustos Rhizophagus irregularis_ © B. Thioye, M.-P. Bruyant, M. Legras / UniLaSalle 2020

La hipótesis más comúnmente aceptada para explicar este resultado es que las plantas micorrízicas tienen una mayor capacidad de absorber fósforo que las plantas no micorrizas gracias a la red de hifas extramatriciales que desarrollan y que les permiten explorar un mayor volumen de suelo. Por tanto, el uso de esta tecnología es particularmente adecuado para operaciones de rehabilitación de suelos degradados que generalmente tienen fuertes deficiencias en elementos minerales y más particularmente en fósforo asimilable.

Aplicación en zonas templadas

Las micorrizas pueden considerarse un potencial agroecológico y ser reconocidas como servicios ecosistémicos de apoyo para los cultivos. Sin embargo, son sensibles a ciertos factores desfavorables para el desarrollo micelial como fungicidas, labranza intensiva, sobrefertilización con nitrógeno y fósforo (mineral u orgánico), herbicidas y en ocasiones sistemas de cultivo y prácticas agrícolas sin cobertura vegetal entre dos cultivos. Está bien establecido que una cubierta vegetal viva diversificada constituye un verdadero relevo para las micorrizas.

Micorrizas de nogal (árbol frutal) y habas (leguminosas) en un nogal en Dordoña (Proyecto CASDAR MycoAgra 2017-2020) © B. Thioye, M.-P. Ruidoso, M. Legras / UniLaSalle 2020

Es por ello que la presencia de coberturas vegetales como las leguminosas en cultivos intercalados constituye una práctica innovadora que puede actuar como un relevo de la micorrización siempre que las especies introducidas sean favorables a la misma. Este es el caso del cultivo de arveja, habas, etc. En un ecosistema de este tipo, las cubiertas vegetales proporcionarán un hospedaje para los MAC durante el otoño y principios de la primavera, tiempo durante el cual podrían perder su viabilidad. El micelio fúngico formará una red subterránea que interconectará las raíces de las plantas entre ellas, permitiendo así un intercambio directo entre ellas. Esto muestra la importancia de la integridad del micelio fúngico para la salud de las plantas, y es evidente que la labranza puede conducir a la destrucción de esta red micelial, reduciendo aún más los servicios ecosistémicos proporcionados.

Los efectos beneficiosos de los AMC contribuyen a muchos servicios ecosistémicos cruciales para la sostenibilidad de agroecosistemas. Por estas razones, las CMA son actores clave en la formulación de biofertilizantes para el desarrollo de una agricultura sostenible. Así, el fomento de comunidades específicas de hongos micorrízicos podría representar una importante contribución hacia un sistema de cultivo que garantice la absorción eficiente de agua y nutrientes. Aunque las micorrizas han sido objeto de numerosos estudios, los agricultores siguen careciendo de un conocimiento profundo. Asimismo, las potencialidades que realmente ofrece la simbiosis micorrízica en condiciones de cultivo en campo abierto, y los factores ambientales y culturales que influyen en ella, aún requieren una gran atención.

Este análisis fue escrito por Babacar Thioye, profesor-investigador en Agroecología / Simbiosis micorrízica / Ecología microbiana de suelos, Marie-Pierre Brouillard, profesora-investigadora en Ciencias Vegetales y Marc Legras, Director de Formación (los tres del Instituto Politécnico UniLaSalle de Rouen ). El artículo original fue publicado en el sitio web de La conversación.