Producción de sustancias fisiológicamente activas y aplicación práctica de Azotobacter sp.

Desde el punto de vista histórico, es Azotobacter el microorganismo que de una forma más amplia ha sido utilizado en la agricultura. Las primeras aplicaciones de estas bacterias datan de 1902, alcanzando una amplia utilización durante las décadas del 40, 50 y 60, particularmente en los países de Europa del Este (González y Lluch, 1992). La aplicación práctica de la inoculación de este diazotrófo ha sido positiva, observándose notables incrementos en los rendimientos en diferentes cultivos, principalmente en cereales. Estos resultados obtenidos, especialmente con la inoculación de Azotobacter chroococcum y Azospirillum brasilense, no deben atribuirse exclusivamente a la ganancia de N2 por las plantas, ya que estos microorganismos en determinadas condiciones su efecto beneficioso se debe fundamentalmente a la capacidad de solubilizar fosfatos y sintetizar sustancias estimuladoras del crecimiento vegetal, tales como, vitaminas y hormonas vegetales que intervienen directamente sobre el desarrollo de las plantas (González y Lluch, 1992; De Troch, 1993; Pozzon, Giogetti y Martínez, 1993; Baldani, 1997; Mayea et al., 1998; Velazco y Castro, 1999; Burdman, 2000; Itzigsohn, 2000; Rodelas, 2001). De este modo A. chroococcum sintetiza tiamina de 50–100 mg g-1 de sustancia celular seca; ácido nicotínico de 200–600 mg g-1 de sustancia celular seca y ácido pantoténico y biotina; ácido indolacético (AIA); ácido giberélico y citoquininas (Rodelas, 2001). Según González y Lluch (1992) la producción de estas sustancias por Azotobacter, se ve influenciada por el estado fisiológico de la bacteria y por la edad de los cultivos, habiéndose demostrado que la presencia de nitrógeno combinado modifica la producción de auxinas y giberelinas. Concretamente la presencia de nitrato inhibe la liberación de auxinas, mientras que en sentido contrario incrementa la producción de giberelinas. La adición de exudados radicales de ciertos cereales colonizados por Azotobacter, determinan aumentos significativos en la producción de auxinas, giberelinas y citoquininas, siendo este efecto más evidente cuando los exudados se obtienen de plantas de más de 30 días de crecimiento. Además de los compuestos mencionados, estos diazótrofos son capaces de sintetizar sustancias fungistáticas que, al inhibir el crecimiento de los hongos fitopatógenos del suelo, promueven indirectamente el desarrollo de las plantas, especialmente en las etapas tempranas del cultivo. Estos compuestos tienen acción sobre hongos pertenecientes a los géneros Fusarium, Alternaria, Penicillium y Rhizoctonia, variando su acción antagónica con la cepa bacteriana utilizada (Mayea et al., 1998; Rodelas, 2001). Mediante su acción conjunta, estas sustancia son capaces de estimular la germinación de las semillas y acelerar el crecimiento de las plantas siempre y cuando sea adecuada la concentración de organismos en la rizosfera de las plantas. Martínez et al. (1997) plantean que el efecto de la inoculación con Azotobacter chroococcum sobre la germinación y crecimiento de plántulas de tomate (Lycopersicon esculentum) en suelos Ferralíticos Rojos resulta coincidente para todas las variedades analizadas. La población de plántulas por m2 aumentó entre 36% (Cambell-28) y 78% (CI-289-RA) respectivamente, así como la altura se incrementó en 34% (C-28-V) y 96% (Nova-2) y el diámetro del tallo entre 37% (C-28-V) y 100% (Tropical-3). El número de hojas aumentó entre 22% (Tropical-1) y 42% (Línea-94) y el peso seco de 50 plántulas entre 38% (Nova-2) y 27.6% (Tropical-3). Estos resultados indican la posibilidad de acortar el periodo que transcurre entre la siembra del semillero y el momento en que las plántulas están aptas para el transplante. Estos resultados coinciden con los analizados por Puertas y González (1999), donde al estudiar la efectividad de cepas de Azotobacter chroococcum aisladas de la rizosfera de plántulas de tomate en suelos Pardos y Vertisoles, se apreció que todas estimularon en mayor o menor cuantía, al menos uno de los indicadores del crecimiento evaluados, lo que sugiere que la producción de sustancias fisiológicamente activas, constituye un factor común a dichas cepas. Lo anteriormente planteado coincide con lo citado por Dibut et al.(1990); Rodríguez y Blanco (1994); Salazar y González (1994); Acosta et al. (1995); Dibut et al. (1995); Soria et al.(1998); Rodelas (2001). En el agrupamiento de las cepas de acuerdo con su efectividad estimuladora, no influyó su procedencia, al quedar incluidas cepas aisladas de un mismo tipo de suelo en grupos diferentes; esto unido a que la cepa aislada del Vertisol Pélico fue una de las menos efectiva sugiere que debe prestarse atención a la capacidad de adaptación de las cepas de distintos tipos de suelos, así como su poder de multiplicación en determinadas condiciones, que a su lugar de origen (Dibut et al.,1990). En este sentido Abbass y Okon (1993) encontraron similares resultados, pero con diferentes cepas de Azotobacter paspali y señalaron que la diversidad de origen no tiene que estar siempre asociada a la diversidad genética. Hammad (1998), en estudios realizados sobre la eficiencia de la fijación de N2 y la susceptibilidad a bacteriófagos de Azotobacter chroococcum libre y encapsulado con alginato, en condiciones controladas (in vitro) y bajo condiciones de campo (in vivo), en la Estación Experimental de la Facultad Agrícola de la Universidad de Minia, Egipto, demostró que en condiciones in vitro, las células encapsuladas exhibieron mayor actividad del sistema nitrogenasa que en la forma libre. El sistema de encapsulación ofreció una mayor protección a las bacterias contra sus fagos. Bajo condiciones de campo, la inoculación de plantas de maíz (Zea mays, cv Giza-2) con células encapsuladas, incrementó marcadamente la población de Azotobacter chroococcum en la rizosfera y en el rizoplano, así como incrementó significativamente el porcentaje de nitrógeno y el peso seco de las plantas en comparación con los tratamientos inoculados con células libres. En plantas inoculadas con células libres, los bacteriófagos tuvieron un marcado efecto depresivo sobre la población de Azotobacter en la rizosfera y el rizoplano, reduciendo significativamente el porcentaje de nitrógeno y el peso seco de las plantas, en comparación con plantas inoculadas con células libres en ausencia de fagos. Varios son los cultivos en los cuales la aplicación de Azotobacter chroococcum como biofertilizante ha resultado satisfactoriamente positiva. Rodríguez y Blanco (1994) realizaron un trabajo experimental en condiciones semicontroladas en viveros de café (Coffeea arabica), demostrando que con el uso de Azotobacter chroococcum hay una mejor uniformidad en las posturas de este cultivo, así como un mayor vigor de las mismas, las cuales en el momento de la extracción del vivero hacia el campo presentaban un color uniforme en su sistema radicular, características de posturas sanas, vigorosas y con alto valor ecológico. En este sentido González et al. (1994) al analizar los resultados de la inoculación de 8 cepas de Azotobacter sobre los parámetros de crecimiento y desarrollo de vitroplantas de piña (Anana comosa), cv Cayena lisa, durante la fase de adaptación demostraron que en sentido general todas las cepas estudiadas estimularon el crecimiento de las vitroplantas, con valores significativamente superiores al testigo, lo que permite acortar el periodo de adaptación de las mismas. En el cultivo de la yuca (Manihot esculenta) Roque et al. (1994) al analizar la respuesta a la fertilización nitrogenada y su combinación con biofertilizantes en el clon CMC-40 en suelo Ferralítico Rojo hidratado, demostraron que los mejores resultados se obtuvieron con la combinación biofertilizante-fertilización mineral, destacándose Azotobacter como biofertilizante. Los máximos rendimientos en la primera cosecha oscilaron entre 43 y 46 t ha-1, se alcanzaron al aplicar 100 kg. ha-1 de N con Azotobacter y fosforina individualmente o combinados. En papa (Solanum tuberosum) Del Castillo y Montes de Oca (1994) estudiaron el efecto del uso de bacterias solubilizadoras de fósforo (P) y fijadores de N2 sobre el rendimiento de este cultivo en las variedades Atlantic y Desiree de producción nacional sobre suelos Ferralítico Púrpura seleccionado con diferentes valores de pH y P soluble, donde se analizaron diferentes dosis de fertilizantes minerales a 50 y 100% con aplicación de fosforina (Fb) y Azotobacter (AZ), solos y combinados en diferentes dosis y momentos de aplicación. Los resultados obtenidos muestran que la mejor respuesta a los fertilizantes minerales se encontró con el 50%, similar a los obtenidos con solo aplicar AZ; sin embargo los mejores rendimientos se obtuvieron al combinar el 100% del fertilizante mineral con ambos biopreparados, con incrementos entre 4 y 5 t ha-1. El pH del suelo influyó en la cosecha, tanto para AZ como la Fb, con incrementos del rendimiento donde el mismo era neutro a ligeramente ácido contra el ácido entre 0.84 a 1.35 t ha-1 respectivamente; mientras cuando se combina el pH neutro con un contenido de P soluble bajo hay incrementos de 1.10 t. Otros estudios son los efectuados con combinaciones microbianas, donde se ha podido comprobar la potenciación de la estimulación en el crecimiento y demás parámetros en las plantas con la aplicación de Azotobacter conjuntamente con hongos micorrizógenos. Un trabajo realizado a partir de vitroplantas de ñame (Dioscorea alata L.) var. Criollo Blanco, las cuales durante la fase de preadaptación fueron sometidas a tratamientos con 2 cepas de MVA (IES–12 e IES–14) inoculadas a razón de 10 g / planta e inmersión de las raíces en un biopreparado de Azotobacter sp. al 20% durante 10 minutos, obtuvieron que la aplicación de biopreparados favorecieron los parámetros morfológicos evaluados (número de hojas, longitud del tallo y el limbo mayor, longitud del peciolo mayor y número de ramas por plantas) al compararlos con el testigo sin aplicación, comportándose como mejor tratamiento la combinación Azotobacter al 20% más la inoculación de la cepa IES-12 (Glomus caledonicum) (Andresson et al., 1994). Así mismo Sánchez et al. (1994) , con el objetivo de determinar el efecto de 4 cepas de hongos Micorrizógenos combinados con niveles de Azotobacter sp y 2 proporciones de humus de lombriz sobre el crecimiento de posturas de café (Coffeea arabica) producidas por el sistema de moteo con poda de raíz, determinaron que la combinación Glomus fasciculatum y Glomus pelú con Azotobacter en la proporción 5/1 mostró los mayores incrementos con respecto a la altura, el diámetro del tallo y el área foliar de las posturas, resultando superiores a los tratamientos testigos . En este mismo cultivo Rivera et al. (1997) al analizar el efecto de la aplicación de Biostin (Azotobacter chroococcum), simple o coinoculado con MVA en suelos Ferralítico Rojo de montaña, Fersialítico Pardo Rojizo y Pardo, obtuvieron que en la mayoría de los casos la aplicación simple presentó ligeros efectos positivos cuando se comparó con la conducta del tratamiento testigo, presentando por tanto un menor efecto que los encontrados con este bioestimulador en otros cultivos, pero en ninguno de los casos logra superar los mejores efectos encontrados con la aplicación de micorrizas VA, lo cual debe ser consecuencia del tipo de asociación que se establece en cada caso. Cuando se aplicó el Biostin con MVA en condiciones de suelo de media-alta fertilidad se logró incrementar el efecto positivo de las MVA, indicando que se potencia la acción de estas y posiblemente como resultante de una interacción mutualista y complementaria entre estos microorganismos. El manejo de la coinoculación MVA-Biostin no varió los criterios obtenidos sobre la relación óptima suelo/humus, ratificándose la relación 5/1 para suelos de media-alta fertilidad. En este caso, la relación 7/1 no resultó adecuada. Sin embargo, la combinación MVA-Biostin no resultó apropiada para condiciones de baja fertilidad, donde aun con sustratos 3/1 produjo efectos depresivos en comparación con la aplicación simple de MVA. Días et al. (2000) realizaron un estudio en suelos Ferralítico Rojo lixiviado típico de montaña y suelos Fersialítico Pardo rojizo en la zona del Escambray, con el objetivo de determinar el efecto de varias cepas de micorrizas y la inoculación de Azotobacter chroococcum en el cultivo del cafeto. Los resultados arrojaron que la inoculación simple y combinada de micorrizas y Azotobacter chroococcum, aunque por lo general resulto positiva, estuvo determinada por la riqueza del sustrato utilizada, obteniéndose en todas las variantes los mejores resultados con la relación 5:1 de suelo-materia orgánica. Con estas alternativas se logra reducir el costo de producción de las posturas de cafeto en viveros. Según lo planteado por estos autores, la coinoculación de microorganismos en la producción de posturas de cafeto es perfectamente complementaria y eficiente; pero necesita de condiciones adecuadas para la efectividad de la simbiosis micorrízica y que esta garantice una absorción de nutrientes suficientes para satisfacer las exigencias de la estimulación. La información obtenida es explicable por interacciones que se establecen en la micorrizosfera (Höflich, Wieke y Küah, 1994) y se amplían al cafeto estos efectos obtenidos en soya (Glycine max), maíz (Zea mays), tomate (Lycopersicon esculentum) y arroz (Oryza sativa) (Rivera, 1993; Medina, 1994; Gómez, 1996; Corbera y Hernández, 1997; Corbera y Nápoles, 2000). Según Terry et al. (2000), al analizar el efecto de la aplicación de Azotobacter chroococcum y Hongos Formadores de Micorrizas Vesículo Albusculares (HFMVA) en condiciones de organopónico en los cultivos de tomate, acelga, lechuga, habichuela y rabanito, encontraron una respuesta positiva de los cultivos a la inoculación, siendo la coinoculación (Glomus sp.-Azotobacter) la que brindó los resultados más efectivos; lo que demuestra que ambos microorganismos funcionaron de forma sinergística cuando se añadieron simultáneamente.