Prosopis strombulifera, una leguminosa halófita con potencial uso en biotecnología

MARIANA REGINATO; VERÓNICA SGROY; ANALÍA LLANES; FABRICIO CASSÁN; VIRGINIA LUNA

Buenos Aires

Conferencia; Fifth International Legumes Conference: Advances in the XXI Century; 2010

FAO

El último informe de FAO (2008) muestra que Irán, Egipto, Pakistán y Argentina son los países donde la desertificación por salinización ha avanzado más drásticamente. En la República Argentina existen aproximadamente 34.000.000 Has sometidas a excesos de agua y sales (incluyendo sólo los ambientes húmedos y las áreas bajo riego), creándose condiciones ecológicas extremas que reducen drásticamente su productividad debido a un alto dinamismo espacial y temporal dado por factores climáticos, edáficos y de manejo. En el centro-sur de Córdoba estos procesos adquieren una dimensión económica y social debido a la gran superficie afectada, a su ritmo de evolución y a la carencia de conocimientos científicos y tecnológicos operativos desarrollados en el área (Cisneros y col., 1997). Las áreas denudadas de vegetación y vinculadas a una capa freática altamente salina conectada capilarmente a la superficie han sido denominadas genéricamente “playas salinas” (Cantero y col., 1996). Una contribución importante para detener la degradación de los suelos en las mismas es extender el cultivo de especies nativas de ambientes xéricos y salinos, por un lado, o iniciar cultivos con especies mejoradas de importancia agrícola. Con el aumento de la población mundial, es necesario encontrar formas alternativas de mejorar la productividad agrícola y re-utilizar los recursos disponibles. Una de estas estrategias se focaliza en la obtención de cultivos tolerantes a diferentes tipos de estrés con el objeto de introducirlos en las tierras desfavorables ó no utilizadas. A nivel nacional, en los pastizales naturales de los suelos salinizados de la Pampa Deprimida del Salado, se concentra cerca del 70 % de la actividad ganadera del país y su eficiencia productiva está íntimamente ligada a las características edafológicas predominantes: suelos nutritivamente pobres, con altas concentraciones de sales minerales, pH elevado y grandes fluctuaciones del “agua útil” determinadas por ciclos estacionales de sequía y anegamiento (17;18), que limitan la implantación o establecimiento de pasturas tradicionales. Por otra parte, en la región agrícola  del centro del país, principalmente en las provincias de Córdoba y Sante Fé los suelos salinizados aumentan su superficie año tras año o producen una disminución de la productividad y disponibilidad de los mismos para su explotación. De esta manera, la búsqueda de poblaciones vegetales tolerantes, así como la comprensión de la base fisiológica de su respuesta a la salinidad, se considera como un tema prioritario de estudio. En este sentido, Holmberg and Bülow (1998) propusieron que la estrategia básica para transferir la capacidad de respuesta a un estrés, de una planta tolerante a una no tolerante comienza con: i) La búsqueda y selección de organismos que naturalmente viven en condiciones extremas de estrés y ii) El estudio fisiológico y bioquímico del organismo bajo condiciones estresantes y no estresantes iii) aislamiento y clonación de genes responsables de tolerancia, iv) análisis funcional de dichos genes mediante transformación de una planta modelo. En nuestro país existen poblaciones de leguminosas exitosamente adaptadas a ambientes salinos y diferenciadas evolutivamente en su estrategia de tolerancia a la sal, que pueden servir a este propósito.  En razón de que en el sur de nuestra provincia existen áreas cada vez mayores de suelos salinizados que limitan la biodiversidad y la capacidad potencial de explotación de los mismos,  decidimos iniciar la búsqueda de un modelo experimental en plantas superiores tolerantes a salinidad que nos permitiera profundizar el estudio de los mecanismos que operan en los modelos existentes tales como Arabidopsis thaliana y Tellungiela halophyla, o bien identificar mecanismos diferentes. En nuestro país existen poblaciones de leguminosas exitosamente adaptadas a ambientes salinos y diferenciadas evolutivamente en su estrategia de tolerancia a la sal. En ciertas regiones áridas pueden encontrarse algunos miembros de la subfamilia Mimosoidea como el género Prosopis, dentro del cual existen muchas especies que son importantes como componentes  arbustivos de zonas salinas en América (Burkart, 1976). La especie subarbustiva Prosopis strombulifera (Lam.) Benth se distribuye desde el desierto de Arizona (USA) hasta la Patagonia (Argentina), zonas donde debe tolerar prolongados períodos de sequía, siendo muy abundante en las áreas salinas de Córdoba y San Luis. De la Vega (1996) informó que esta especie era capaz de sobrevivir en cultivos hidropónicos con 1 M de NaCl, observándose tanto a nivel de raíz como de hoja cambios metabólicos (enzimáticos) que acompañan la adaptación de esta especie a concentraciones cada vez más altas de sal. A pesar de que estos estudios eran muy preliminares, nos estimularon a pensar en esta especie como el modelo experimental que estábamos necesitando. Al iniciar los estudios en nuestro laboratorio, se realizaron análisis de suelo del área de muestreo (sur de Córdoba y norte de San Luís), determinándose que las dos sales predominantes en los mismos eran ClNa y SO4Na2 siendo bastante más abundante el segundo en algunas muestras. En consecuencia, encaramos el análisis de las respuestas fisiológicas en las etapas de germinación y crecimiento de plántula frente a las dos sales por separado, y su mezcla isoosmótica (Sosa et al., 2005; Llanes et al., 2005; Luna et al., 2008). Durante los últimos años hemos realizado estudios anatómicos, fisiológicos, bioquímicos y moleculares que reafirman nuestra apreciación respecto a que esta especie posee mecanismos particulares que la convierten en un interesante modelo de estudio (Reinoso et al., 2004; 2005; Llanes et al., 2009, Reginato et al., 2009). Además, nos surgió la pregunta si parte del éxito de esta especie también podría depender de su capacidad de establecer y mantener efectivas asociaciones con microorganismos rizosféricos.  En general, los esfuerzos se han focalizado solo en el modelo simbiótico (Rhizobium sp.) y para verificar modificaciones de la capacidad de fijar nitrógeno en condiciones de salinidad extrema, pero siempre desde la perspectiva del microorganismo en cultivos químicamente definidos ó en el nódulo, una vez "consumada" la asociación.  No se habían descripto hasta el momento ensayos que permitan comparar la respuesta a la inoculación de leguminosas glicófitas y halófitas con bacterias de vida libre.  Para ello, individuos de esta especie fueron extraídos de la salina del noroeste de San Luis con un muestreo aleatorio y por su ocurrencia natural en un área de 1 Km2. En el laboratorio, el material se agrupó en tres fracciones correspondondientes a la rizósfera, raíz y parte aérea de estos individuos y se procesó de manera adecuada para el aislamiento de microorganismos endofíticos o rizoféricos. Sobre la base de esta metodología, se obtuvieron 14 aislamientos cuyo secuenciamiento de ADN 16s ribosomal determinó una alta homología (99%) con ciertas estirpes promotoras del crecimiento de los géneros: Bacillus (sp: licheniformis, subtilis y sphaericus); Achromobacter (sp: xylosoxidans), Brachybacterium y Pseudomonas. Cada aislamiento demostró un comportamiento diferencial sobre la solubilización de fósforo inorgánico; producción de sideróforos y fitohormonas (auxinas, ABA, citocininas) o reducción del nitrato en medio de cultivo definido. En todas los casos se probó la existencia diferentes mecanismos de promoción y de manera general todos se relacionaron con la captación de nutrientes esenciales. Este es el primer reporte en el que se correlaciona por metodología inequívoca la identidad de diferentes cepas endofíticas o rizoféricas obtenidas de una leguminosa halófita y su potencialidad como PGPR (Sgroy et al., 2009).