Estudio de las comunidades de hongos formadores de micorrizas arbusculares en soja: relación con la nutrición fosforada en agroecosistemas

Abstract

Los hongos formadores de micorrizas arbusculares (HFMA) son simbiontes obligados que proporcionan importantes servicios ecosistémicos, entre ellos la mejora en la nutrición fosforada de las plantas. En las últimas décadas, ventajas económicas sumadas al uso de la siembra directa y de variedades genéticamente modificadas favorecieron una masiva expansión del cultivo de soja, incluso en lotes dedicados a la ganadería o áreas silvestres. El objetivo general de esta tesis fue estudiar comunidades nativas de HFMA asociadas al cultivo de soja en agroecosistemas del Sur de la Provincia de Córdoba, con énfasis en la nutrición fosforada del cultivo. Se realizó un muestreo en 126 lotes de soja ubicados en zonas de historial agrícola, mixto, y de reciente deforestación de las sierras cordobesas. En primer lugar, se cuantificó el nivel de micorrización de las raíces de soja y la infectividad micorrícica de los lotes y se correlacionaron con variables medidas en el suelo y en el cultivo. Se observó que la totalidad de las plantas estaban colonizadas por HFMA, pero en menor cantidad en suelos arenosos y bien provistos de fósforo (P). La misma tendencia se observó con el grado de infectividad micorrícica. Esta variable se correlacionó positivamente con el carbono (C), arcilla y agua del suelo, y con la acumulación de materia seca y P de las plantas de soja. Posteriormente se analizó la estructura de las comunidades nativas de HFMA mediante identificación taxonómica de esporas (suelo) y por secuenciación del gen 18S SSU rRNA (suelo y raíces). Las esporas mostraron una mayor riqueza y diversidad de especies en los sitios recientemente deforestados. El P del suelo afectó en forma negativa a estos parámetros e impactó significativamente sobre la composición de las comunidades. Mediante secuenciación del gen 18S SSU rRNA se observó que las comunidades de HFMA del suelo no difirieron entre las tres zonas de estudio y que el gradiente textural fue la variable más influyente. En las raíces, en cambio, la zona agrícola tuvo una comunidad de HFMA diferente a la hallada en las zonas mixta y de las sierras. También se halló un efecto significativo de la textura, los suelos arcillosos fueron más ricos en especies dentro de las raíces que los arenosos. Finalmente, se realizó un experimento en macetas con plantas desoja en presencia y ausencia de micorrizas nativas, con alta y baja disponibilidad de P. Se utilizó como inóculo suelo de un ensayo de 40 años de monocultivo de soja sin fertilización. Se midieron variables relacionadas a la simbiosis micorrícica, al crecimiento, acumulación de P y partición de fotoasimilados. Se observó que la oferta de P afectó negativamente el nivel de micorrización, la longitud de hifas extra-radicales y la actividad de estructuras micorrícicas dentro de la raíz. Sin embargo, independientemente de la oferta de P, las micorrizas promovieron mejoras en el crecimiento de las plantas de soja. La mayor demanda de fotoasimilados de las raíces para mantener a la simbiosis micorrícica no afectó negativamente el crecimiento de las plantas. En general, se concluye que las comunidades nativas de HFMA, tanto del suelo como de las raíces, fueron diferentes según el historial de las zonas de producción de soja, y que la textura y P del suelo fueron factores determinantes de su composición. No se halló evidencias para descartar beneficios atribuidos a la simbiosis aún en niveles de altos de P. La información generada en esta tesis aporta conocimiento sobre la importancia y prevalencia de estos organismos en los agroecosistemas actuales.

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are obligate symbionts which proportionate important ecosystem services, such as improvement of plant phosphorus (P) nutrition. During the last decades, economic advantages in addition to the use of no tillage practices and genetically modified cultivars favoured a massive expansion of soybean crop, even in fields intended to cattle production and wild areas. The aim of this theses was to study native communities of AMF associated to soybean plants in agroecosystem located in Southern Cordoba Province, with emphasis on crop P nutrition. A sampling in 126 soybean fields was conducted in zones with contrasting historical land use: agricultural, livestock and forest. First, the level of mycorrhizal colonization of soybean roots and mycorrhizal infectivity were determined and correlated with soil and crop related variables. Results showed that every sampled roots presented HFMA structures, but lower values in sandy, P rich soils. The same trend was observed with the level of mycorrhizal infectivity. The latest was positively correlated with soil carbon, clay and water; and plant dry matter and P accumulation. Secondly, the structure of native communities of AMF was analysed through spore identification (soil) and sequencing of gen 18S SSU rRNA (soil and root). Spores showed higher richness and diversity in recently deforested sites. Soil P negatively affected them, and significantly affected the composition of AMF communities. In soil, DNA sequencing revealed that AMF communities did not differed among study zones while textural gradient was highly determinant. However, in roots, agricultural zones had a different community composition compared to the observed in livestock and forest. Soil texture was also important, clayed soils were richer in species numbers inside roots than sandy soils. Finally, a pot experiment was carried out in presence and absence of native AMF, with high and low soil P. The mycorrhizal inoculum consisted of a soil with 40 years under soybean cultivation without fertilization. Mycorrhizal symbiosis variables, plant growth, P accumulation and carbohydrates partition were determined. It was observed that soil P negatively affected mycorrhizal colonization, extra-radical hyphal length and mycorrhizal viability inside roots. However, in spite of the P soil level, mycorrhizal symbiosis stimulated soybean plant growth. The higher root demand for carbohydrates, to support the fungal structures, did not affect plant growth. In conclusion, native communities of AMF, in soil and root samples, differed among study zones, and soil texture and P were determinant factors of community composition. There were no evidences to discard mycorrhizal benefits even under high levels of soil P. The information generated in this thesis expand our knowledge about the importance and prevalence of AMF in current agroecosystems.