Micorrizas y otros simbiontes 
por Luis Hidalgo el Lunes, 27 Julio, 2015

Artículo Abonos del número 161 de Revista Yerba


En la sabia naturaleza, todos los seres vivos funcionan mejor cuando forman comunidades e interactúan entre ellos, llegando a integrarse en un “todo”. Según la teoría de Gaia, el planeta Tierra es en su conjunto un “macro organismo” compuesto de multitud de otros organismos que a su vez lo vuelven a estar por otros mas pequeños y así sucesivamente, en una especie de fractal en el que lo “macro” y lo “micro” se encuentra íntimamente relacionado. 


Es cierto, por mucho que filosofemos y debatamos, en la vida en nuestro planeta se basa en la colaboración. Sí, también es cierto que existen depredadores, parásitos, virus y otras tipificaciones de organismos que así a bote pronto nos llevan a pensar en la competencia, el aprovechamiento individual o incluso la manipulación  y “esclavización” de otros organismos. en su propio interés. Sin embargo, sus comportamientos a nivel “social” (estamos hablando de organismos considerados no inteligentes) están perfectamente integrados en un todo, en el que esa aparente individualidad en realidad forma parte de una serie de complejas interacciones  que al final acaban resultando en procesos de cooperación con el resto de organismos que conforman ese “todo”. Si fuera de otra forma, os puedo asegurar que el planeta y la “vida” que contiene, poco o nada tendría que ver con lo que conocemos.

Después de permitirme esta breve disquisición, necesaria para comprender lo que explicaré a continuación, entramos en materia... Existe un tipo de organismos que lleva al extremo lo que os comentaba en el párrafo anterior, y que de alguna forma es un ejemplo “vivo” de todo lo dicho: los simbiontes.

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SIMBIOSIS IGUAL A SINERGIA

En física, la definición de sinergia dice que ésta se produce cuando dos o más vectores de fuerza al unirse producen como resultado otro vector que es mas “potente” que la suma de todos los que lo conforman. La palabra sinergia procede de un vocablo griego que significa “cooperación”, y como concepto general es utilizado para nombrar a la acción de dos o más causas que generan un efecto superior al que se conseguiría con la suma de los efectos individuales.

Si llevamos lo anterior a la vida en nuestro planeta, pues resulta que existen multitud de organismos denominados “simbiontes”, especies animales o vegetales que viven en simbiosis con otras especies diferentes, es decir, organismos que viven habitualmente en el espacio corporal de otro, pero sin perjudicarlo. La simbiosis es un concepto que también proviene del griego y que podría traducirse como “medios de subsistencia”. A nivel biológico, se trataría de un vínculo asociativo desarrollado por ejemplares de distintas especies. El término se utiliza principalmente cuando los organismos involucrados, los susodichos “simbiontes” obtienen un beneficio de esa existencia en común.

Existe un tipo de organismos simbiontes que quizá sea, después de las bacterias, el más frecuente en la naturaleza, y que incluye a una gran variedad de hongos, entre los que se encuentran las (o los) denominadas “micorrizas”. Una de las características de los hongos en general es que pueden realizar asociaciones simbióticas con otros organismos. Lo hacen con el fin de expandirse y poder colonizar mejor distintos medios que por ellos mismos serian incapaces de conseguir debido a factores cómo la humedad, el pH del medio, etc... 

Existen dos tipos principales de simbiosis realizadas por los hongos: la primera es la que forman con algas o cianofíceas para formar líquenes, y otra es la que forman con las raíces de plantas vasculares para formar las micorrizas. Gracias a esta asociación, las plantas adquieren la capacidad de absorber y trasportar fósforo, zinc, manganeso y cobre de una forma mucho más eficiente, mientras los hongos se benefician obteniendo hidratos de carbono y vitaminas de la planta hospedante. 

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MICORRIZAS

El término micorriza fue acuñado por el botánico alemán Albert Bernard Frank en 1885, y cómo no, también proviene del griego. En este caso, del vocablo “mykos” que significa hongo y del latín rhiza que significa raíz, o sea que se puede traducir literalmente como “hongo-raíz”, definiendo así la asociación simbiótica, entre el micelio de un hongo y las raíces de una planta terrestre. Como comentaba más arriba, las micorrizas resultan ser uno de los tipos de simbiosis más abundante de la biosfera, y su función es mejorar la absorción de agua y nutrientes de la raíz, permitiendo que las plantas colonicen los suelos más pobres y áridos.

Las primeras evidencias de su existencia se remonta al período Devónico, hace unos 400 millones de años, a partir del cual las plantas acuáticas consiguieron colonizar el medio terrestre con su ayuda, evolucionando hasta lo que son hoy en día (Barea y Azcón-Aguilar, 1983) [1]. Quizá su antigüedad e influencia en la evolución vegetal sea la causa por la que estas asociaciones simbióticas estén presentes en casi todos los grupos de plantas terrestres (Simón, 1996) [2].

Existen cuatro grupos de hongos que establecen micorrizas: Zigomicetos, Ascomicetos, Basidiomicetos y Deuteromicetos. Éstos se hallan difundidos no solo en simbiosis con las plantas arbóreas, sino también con las herbáceas perennes e incluso con las anuales, como el trigo o el cannabis, y son especialmente frecuentes en los terrenos ricos en humus. A su vez, son varios los tipos de micorrizas que se distinguen actualmente, dependiendo de cómo realizan la infección y de los organismos mutualistas que la establecen. Según los estudios de Harley y Smith (1983) [3] y de Harley y Harley (1987) [4], se reconocen hasta siete tipos, pero a efectos prácticos se distinguen principalmente dos grandes familias de micorrizas: las Ectomicorrizas (micorriza ectotrófica) y las Endomicorrizas (micorriza endotrófica).

En este último tipo, el micelio del hongo acaba penetrando en las células del córtex de la raíz produciendo un estrecho contacto, de manera que se introducen los extremos de los micelios que ramifican en el interior de las células de la corteza, de forma similar a un árbol, transformándose en una suerte de órganos nutritivos, a través de los cuales tiene lugar el metabolismo simbiótico entre planta y hongo. Además, se forman vesículas como órganos de reserva en el interior de las células.

Es decir, los micelios del hongo no solo penetran en la capa cortical de la raíz, sino que también se alojan en el interior de sus células siendo digeridas parcialmente por la planta hospedante, que se beneficia de sus albuminoides y nitrógeno orgánico. Las endomicorrizas están poco especializadas, por lo que una especie  concreta puede colonizar a muchas especies de plantas y poseen una mejor adaptabilidad a las condiciones del medio porque sus esporas crecen con facilidad y pueden sobrevivir sin contacto con las raíces. Estas son las dos causas principales por las cuales abundan más en la naturaleza que el resto de las Micorrizas. Se encuentran con mayor abundancia en climas cálidos con suelos secos, tierras de pastos y bosques caducifolios con una alta tasa de renovación de materia orgánica, y donde el aporte de fósforo es limitado.

En cambio, en el caso de las ectomicorrizas, las hifas del micelio del hongo no penetran en las células de la planta sino se simbiotizan rodeando las raíces hasta crear una envoltura que la rodea y de la cual salen algunas hifas que se introducen entre las células de la raíz formando la denominada “Red de Hartig”. Así pues, el hongo presenta un micelio septado hasta formar la micorriza rodeando con una densa capa de micelios las partes más finas de la raíces, hasta envolverlas por completo llegando incluso a cubrir el ápice vegetativo de la misma raíz.

Las ectomicorrizas se dan con mayor frecuencia en el hemisferio norte, aunque también se pueden encontrar en bosques tropicales y subtropicales. A escala global, son más abundantes en bosques templados y boreales, con un marcado horizonte de humus. También se dan en ambientes donde el nitrógeno es limitante. 


497910977638e031dd05cb59256c8dbe.jpgPERO... ¿CÓMO FUNCIONA?

Entonces, está claro que las micorrizas benefician a las plantas, pero ¿de que manera? Si queremos entender  el porqué de este beneficio, antes es indispensable conocer y comprender los tipos de estrés más comunes que sufren las plantas. Cuando debido al estrés, su desarrollo, crecimiento, y eficacia biológica se ve limitada es  justo cuando los organismos beneficiosos como las micorrizas juegan un papel primordial en la naturaleza.

Básicamente, existen dos tipos de estrés: Abiótico y biótico. El primero se define como un factor externo que ejerce una influencia negativa sobre la planta. Podemos evaluar la cantidad de estrés al cual está sometida una planta a partir de la comparación de ciertos factores con respecto a sus valores cuando la misma planta no sufre estrés. Por ejemplo, la supervivencia de la misma, el crecimiento o acumulación de biomasa, el rendimiento de cultivo, o los procesos de asimilación primaria que están relacionados con el crecimiento, como la incorporación de CO2 y determinados minerales. Las plantas reaccionan a las condiciones desfavorables, siendo esta capacidad de hacer frente al estrés conocida como tolerancia o resistencia al estrés. Existen dos conceptos importantes relacionados con la tolerancia: adaptación y aclimatación.

La aclimatación, en la que la expresión génica se encuentra muy presente, es cuando la tolerancia aumenta como resultado de una exposición previa al estrés, mientras que al hablar de adaptación lo hacemos sobre el nivel de tolerancia al estrés determinado genéticamente y adquirido por un proceso evolutivo a lo largo del tiempo. Las respuestas celulares al estrés incluyen muchos cambios en la planta, tanto a nivel celular como a nivel bioquímico y molecular. Las plantas presentan un comportamiento denominado “tolerancia cruzada”, es decir tolerancia a un estrés inducida por la aclimatación a otro. 

Los principales factores de estrés abiótico son el agua (estrés hídrico), las sales (estrés salino), la temperatura(estrés térmico), el exceso de luz, la hipoxia/anoxia, el estrés oxidativo, la presencia de contaminantes medioambientales, herbicidas, metales pesados y contaminantes atmosféricos. En principio, en el cultivo de cannabis, los más usuales son los cuatro primeros. Como efecto simbiótico principal, las micorrizas absorben azucares de la raíz de la planta e introducen minerales (P, N, K, Ca, S, Zn, Cu, Sr, etc.) en su sistema vascular y sobre todo presentan un papel decisivo en la absorción del fósforo mineral.

En el caso de las plantas afectadas por estrés hídrico, se produce un mayor contenido en proteínas. De ésta forma se comprueba que una situación de estrés produce un adelanto en la síntesis de proteínas de alto peso molecular en las plantas no micorrizadas. Por tanto el patrón proteico de determinadas proteínas puede verse alterado en estadios tempranos del desarrollo de frutos. En cambio, en las plantas micorrizadas se frena este efecto atenuándose las alteraciones provocadas por el déficit hídrico y mejorando la capacidad de resistencia al estrés. Además, la presencia de micorrizas favorece la absorción de agua por la planta (Ruiz-Lozano et al., 1995) [5].

Todo lo anterior, además de incidir de manera óptima sobre el estrés hídrico, también tiene influencia sobre el estrés salino, importante en casos de suelos de salinidad excesiva (sobrefertilización), o demasiado pobre en sales (carencias). De esta forma, podemos comprender que lógicamente, gracias a la mejor asimilación ya no solo de agua, sino de nutrientes (minerales, sales, etc…)  se facilita el aumento de la producción y una mayor calidad biológica de ésta. En general, las plantas micorrizadas poseen una mayor cantidad de P, N, Cu, Zn y peso seco que las no micorrizadas.

En cuanto al estrés biótico, que es el producido por otros microorganismos del suelo, o incluso otras plantas que estuvieran interfiriendo en el crecimiento de la planta micorrizada, también se produce un importante descenso en su incidencia. Esto se debe a que la micorrización, gracias a los efectos ya mencionados, multiplica por tres la eficiencia respecto al resto de plantas, haciendo a nuestra planta micorrizada mucho más competitiva en un mismo medio. 

Aparte de todo lo señalado, es muy importante el beneficio que aportan las micorrizas en la resistencia de las plantas a enfermedades (que podemos enmarcar dentro de estrés) y para evitar daños debido a la toxicidad de ciertos tipos de suelos (estrés ambiental / abiótico). Y es que, al estar mejor nutridas las plantas, se promueve en éstas una mayor resistencia frente a organismos patógenos, mejorando su salud sin la necesidad de aplicar de agrotóxicos, con lo cual, el empleo de las micorrizas significa un ahorro de recursos químicos (pesticidas, fertilizantes, etc…) y una mejor protección del medio ambiente y, por descontado, de nuestra salud, pues consumiremos plantas sin agentes potencialmente perjudiciales para ella.

Lo anterior se debe a la producción de antibióticos por parte del hongo que inhiben el desarrollo de los posibles patógenos de la raíz. Además, la barrera física creada por el manto de las hifas, o sea, el espacio ocupado en las raíces por el hongo, ofrece una protección al huésped ante patógenos que pudieran afectar a las raíces, debido a que el espacio ocupado por un cuerpo no puede ser ocupado por otro cuerpo a la vez, lo cual produce una resistencia por exclusión competitiva del patógeno. Esto ofrece una gran resistencia ante

posibles patógenos radicales. También se produce una cierta producción de inhibidores químicos por el huésped, inducidos como reacción a la invasión por parte del hongo y se establecen poblaciones de microbios que hacen una labor de protección en la rizosfera.

En la segunda parte de este artículo estudiaremos otro tipo de hongos que nos pueden beneficiar a la hora de evitar infecciones fúngicas perjudiciales como el fusarium: Las trichodermas, un tipo de hongo no simbionte  pero muy dominante, que impide la proliferación de prácticamente cualquier otro hongo. Pero entonces... Si  las trichodermas no dejan que se desarrollen otros hongos, ¿son compatibles con las micorrizas? Tendréis que esperar para saberlo.  Entre tanto, recordad mi lema... ¡¡¡Semper Fumetis!!! 


BIBLIOGRAFÍA

THE ECOLOGY OF MYCORRHIZAE. Michael F. Allen. Cambridge, University Press. 1991.
MYCORRHIZAL SYMBIOSIS (2nd Edition). S. E. Smith D. J. Read. Academic Press. 1997.
BIOTECNOLOGÍA FORESTAL: TÉCNICAS DE MICORRIZACIÓN Y MICROPROPAGACIÓN DE PLANTAS. Mario Honrubia, Pilar Torres,Gisela Díaz, Asunción Morte. Universidad de Murcia. 1995.
FISIOLOGÍA DE LAS PLANTAS. Frank, B. Salesbury, Cleon, W. Ross. Paraninfo: Thomson Larning. 2000.
FUNDAMENTOS DE FISIOLOGÍA VEGETAL. Azcón-Bieto, J., Talón M. McGraw-Hill-Interamericana. 2003.
PRINCIPLES OF PLANT NUTRITION. Konrad Mengel & Ernest A. Kirkby. Kluwer Academic Publisher. 5th Edition. 2001.
MINERAL NUTRITION OF HIGHER PLANTS. Horst Marschner. Academic Press. 2nd Edition. 1995.


ARTÍCULOS CIENTÍFICOS

[1] Barea, J.M., Azcón-Aguilar, C. (1983). Mycorrhiza and their significance on nodulating nitrogen fixing plants. Adv. Agron. 36: 1-54.
[2] Simon, L. Phylogeny of the Glomales: Deciphering the Past to Understand the Present. New Phytologist, Vol. 133, No. 1 (May, 1996), pp. 95-101.
[3] Harley, J.L. & S.E. Smith. 1983. Mycorrhizal symbiosis. Academic, Londres, p. 268-295.
[4] Harley, J.L., Harley, E.L.. A Check-List of Mycorrhiza in the British Flora. New Phytologist, Vol. 105, No. 2, A Check-List of Mycorrhiza in the British Flora (Feb., 1987), pp. 1-102.
[5] Ruiz-Lozano, J. M., Azcón, R. (1995). Hyphal contribution to water uptake in mycorrhizal plants as affected by the fungal species and water status. Physiologia Plantarum 95 (3), 472–478.

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