MICROBIOLOGIA

Existe una región del suelo definida como rizosfera donde se ponen de manifiesta numerosas interacciones entras las raíces de la planta y los microorganismos del suelo, especialmente bacterias y hongos. Estas interacciones raíz-microorganismos resultan, a veces, tremendamente complejas e implican en muchos casos la invasión de la raíz por dichos microorganismos, o bien permanecen libres en el suelo. En cualquier caso, las interacciones pueden producir un beneficio a la planta o bien lesiones o enfermedades. Durante años, estos sistemas han atraído la atención de los microbiólogos; pero, con la excepción de los organismos fijadores de nitrógeno, no es hasta estos últimos años que ha surgido un interés similar en los fisiólogos vegetales.

El objetivo actual de alcanzar y mantener una agricultura de sostenible se basa principalmente en el mejor conocimiento de estos dos aspectos de la interacción planta-microorganismos que son la fijación biológica del nitrógeno en simbiosis y las micorrizas.

Representación esquemática del ciclo del nitrógeno

El nitrógeno (N) es uno de los elementos más abundantes en la naturaleza, encontrándose distribuido en tres principales reservorios: el atmosférico, donde representa alrededor de 78%, el suelo y el N contenido en la biomasa. Las complejas relaciones de intercambio entre estos tres reservorios se conoce com ciclo del N. El N existente en la litosfera, a pesar de representar cuantitativamente el mayor depósito de dicho elemento, tienen una participación muy baja en el ciclo del N en la biosfera, y la mayor parte del N necesario para el crecimiento de las plantas proviene en último término de la atmósfera. El nitrógeno gas o dinitrógeno (N2) es relativamente inerte, pero puede reaccionar con otros compuestos y convertirse en productos asimilables por las plantas y por otros organismos. La cantidad de N2 fijado en la naturaleza es de unas 230000000 Tm por año. De esta cantidad, aproximadamente un 13% es fijado por oxidación, provocada por las descargas eléctricas de las tormentas, del N2 a ácido nítrico en presencia de O2 y vapor de agua, y el 87% restante es fijado por microorganismos. Este último proceso se denomina fijación biológica de N2.

El N es un elemento importante para las plantas ya que tan sólo el C, el H y el O son más abundantes que él como constituyentes de los tejidos vegetales. El N forma parte de numerosas biomoléculas de las plantas, como proteínas, ácidos nucleicos, porfirinas y alcaloides. El N puede ser obtenido por las plantas por absorción del suelo en forma de nitrato de amonio o bien por reducción del N2 atmosférico estableciendo asociaciones simbióticas con diversas bacterias. La principal vía de producción de fertilizantes nitrogenados es la reacción Haber-Bosch, mediante la cual el N2 es reducido a amonio por el H2 a temperaturas y presiones muy elevadas (aproximadamente 500 °C y 350 atm). La utilización de fertilizantes conlleva un costo económico considerable, al ser su producción dependiente de la energía derivada de los combustibles fósiles, y constituye un riesgo potencial de contaminación y eutrofización de las aguas dulces por lixiviación del nitrato de los suelos. La fijación biológica del N2 representa, pues, un alternativa económica y ecológicamente limpia frente a la fijación química. Además, la fijación biológica desempeña un papel muy importante en la economía del N en la práctica agrícola, ya que la cantidad de N disponible en la mayoría de los suelos cultivados es baja y en la actualidad no puede se suplementada a escala mundial por la producción de fertilizantes.

La fijación total de nitrógeno en la biosfera se eleva a 275 millones de toneladas anuales; de ellas, 175 millones se fijan biológicamente, existe una fijación industrial de 70 millones y una fijación espontánea

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