Caracterización de los procesos de adaptación de hongos formadores de micorrizas a ambientes afectados por sequía y salinidad y su implicación en la mejora de la tolerancia de las plantas a tales ambientes
- Autores: Beatriz Estrada Velasco
- Directores de la Tesis: Juan Manuel Ruiz Lozano (dir. tes.), José Miguel Barea Navarro (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2012
- Idioma: español
- ISBN: 9788490284896
- Tribunal Calificador de la Tesis: Carmen Lluch Pla (presid.), Inmaculada García Romera (secret.), Peter Jeffries (voc.), Gorka Erice (voc.), Antonio Roldán Garrigós (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
La importancia y singularidad ecológica de los ecosistemas mediterráneos adquieren especial relevancia en el territorio español. La conjunción de influencias paleoárticas y paleotropicales han otorgado a la Cuenca Mediterránea una excepcional riqueza vegetal, entre otras, con un elevado nivel de biodiversidad y un número considerable de endemismos. Sin embargo aunque estos ecosistemas sean relativamente estables en ausencia de perturbaciones, poseen una gran fragilidad y baja resiliencia, lo que se traduce en una limitada capacidad de responder a las alteraciones del sistema.
Por sus características geomorfológicas y climáticas, así como por la intervención humana, que en zonas concretas y en periodos históricos definidos ha sido decisiva, los procesos de degradación del suelo y de la cubierta vegetal en los ecosistemas en el área mediterránea adquieren unas connotaciones especiales. Estos son los principales obstáculos para la supervivencia y reproducción de las especies vegetales que se encuentran en zonas áridas y semiáridas. España es el país europeo con más extensión de zonas con riesgo de desertificación ocupando las zonas áridas y semi-áridas casi la mitad del territorio nacional.
El estrés se debe fundamentalmente a condicionantes climáticos (marcada estacionalidad y coincidencia de estación cálida con estación seca) que produce patrones de lluvia altamente impredecibles que pueden derivar en una limitación hídrica, suelos pobres en nutrientes (nitrógeno y fósforo) con alta variación espacial y temporal y suelos con alta salinidad. El problema de la salinidad se acentúa porque las escasas lluvias anuales son insuficientes para transportar las sales solubles fuera de la zona radical de las plantas. A su vez, los altos niveles de evaporación y radiación solar, característicos de estas regiones, contribuyen a incrementar más la salinidad de los suelos.
Las plantas han tenido que desarrollar diversos mecanismos fisiológicos y moleculares para tolerar este tipo de estrés osmótico, como es la salinidad y garantizar el éxito de su adaptación en este ambiente. El conocimiento de tales mecanismos es determinante para poder explotar su potencial uso en programas de restauración y de agricultura asistida.
Una de las estrategias que han desarrollado las plantas para tolerar el estrés salino se basa en su asociación con microorganismos rizosféricos (hongos y bacterias). En particular, un componente clave de la microbiota del suelo, son los hongos formadores de micorrizas arbusculares (MA), que se postulan como uno de los factores más influyentes en el mantenimiento de la variabilidad, estabilidad, diversidad y productividad de la cubierta vegetal. La raíces MA exploran mayores volúmenes de suelo, a mayores profundidades y distancias de lo que lo hacen las raíces de las plantas no micorrizadas, para suministrar agua y nutrientes a sus asociados vegetales. Sin duda, los ecosistemas mediterráneos y las peculiares especies de plantas que en ellos se desarrollan, ofrecen un modelo de interés prioritario para desarrollar investigaciones y estudiar el impacto de las asociaciones micorrícicas en el mantenimiento y desarrollo de dichos ecosistemas.
Como es bien conocido, las micorrizas, simbiosis hongo-raíz presente en todos los biomas y ecosistemas terrestres desde hace más de 400 millones de años, son fundamentales para que las plantas adquieran nutrientes minerales y agua del suelo, particularmente en condiciones limitantes, así como una mayor resistencia a los estreses ambientales. Se ha demostrado que la mayoría de las plantas dependen de estar micorrizadas para establecerse y prosperar. Más del 80% de las especies de plantas existentes en el Planeta forman simbiosis con micorrizas arbusculares, entre ellas las propias de ecosistemas mediterráneos. El establecimiento de la micorriza no sólo resulta ventajoso para la planta y el hongo, sino que también favorece al ecosistema en su conjunto, ya que mejora la calidad del suelo así como el desarrollo, la diversidad y la productividad de la cubierta vegetal.
La vegetación de los ecosistemas áridos y semiáridos, además de soportar condiciones adversas como largos periodos de sequía, intensas temperaturas y evaporación, a veces se asienta sobre suelos con alto contenido de sales, arenosos con alto grado de erosión, y con bajos niveles de nutrientes y de agua, entre los factores principales; lleva a pensar que las MA son un factor que permite a las plantas resistir estas condiciones adversas. Concretamente, la salinidad es uno de los principales factores abióticos que limitan la producción vegetal en muchas áreas del mundo que afecta tanto a plantas como a los microorganismos de la rizosfera, que a su vez, desarrollan mecanismos de adaptación a dicho estrés. Actualmente hay un creciente interés por conocer los mecanismos de tolerancia de las plantas frente al estrés salino y la implicación de los hongos MA a tal tolerancia.
Por todo lo anterior expuesto, el estudio de las MA de ecosistemas áridos y semi-áridos y salinizados es fundamental porque albergan importantes fuentes de inóculos de hongos MA, adaptados a esas condiciones. Los hongos MA aislados en los ecosistemas mediterráneos afectados por problemas de salinidad pueden ser utilizados como inóculo de plantas para lograr su establecimiento en condiciones naturales de estrés osmótico, siendo especialmente útiles en prácticas de restauración ambiental de ecosistemas degradados o en proceso de desertificación.
En el contexto de los aspectos conceptuales anteriormente expuestos se diseñó esta Tesis Doctoral, la cual se integra en un proyecto de investigación encuadrado en el Programa de Proyectos de Excelencia en I+D+i del PIDI (Junta de Andalucía). Aunque la estrategia de I+D+i que se propone es extrapolable a cualquier ecosistema afectado por sequía/salinidad, la propuesta se centra en un escenario de estudio definido, científicamente representativo y socioculturalmente emblemático de Andalucía, como es el Parque Natural de Cabo de Gata, Almería, donde son características sus largas cintas arenosas, salinas, dunas y aridez, con una vegetación caracterizada por su adaptación al territorio así como los hongos MA. Por todo ello, el objetivo general de la Tesis fue el Investigar la diversidad natural de hongos MA en el ecosistema, así como los mecanismos (fisiológicos y moleculares) que rigen los procesos de adaptación de dichos hongos a la salinidad y su percusión en la tolerancia de las plantas (supervivencia, desarrollo y productividad) bajo condiciones de salinidad.
La consecución de este objetivo general implicó el planteamiento de los siguientes objetivos específicos:
1. Analizar la diversidad de hongos MA presentes en la rizosfera de las plantas de dunas y saladares del Parque y establecer un banco de germoplasma de hongos adaptados al ecosistema.
2. Estudiar los mecanismos de adaptación/tolerancia de los hongos MA a la salinidad.
3. Determinar los mecanismos fisiológicos por lo que los hongos MA nativos del Parque incrementan la tolerancia al estrés salino de plantas glicófitas de interés agronómico y halófitas de interés en revegetación.
Aunque los objetivos propuestos pretenden avanzar en el conocimiento de la ecología y funcionamiento fisiológico en la relación hongo-planta de los hongos micorrícicos en ecosistemas semiáridos característicos de ambientes mediterráneos, la investigación propuesta presenta también un marcado carácter finalista. Este viene determinado por la posibilidad de evaluar el efecto de la micorrización dirigida sobre el desarrollo de plantas tanto para restauración de áreas degradadas como para mejora agrícola en áreas afectadas por problemas de salinidad.
