Pseudomonas fluorescens en la agricultura: para qué sirve, cómo actúa y qué dicen los ensayos de campo

Pseudomonas fluorescens es una bacteria de la raíz que en la agricultura sirve como inoculante de suelo y bioestimulante. De las 16 cepas del complejo de especies P. fluorescens secuenciadas por completo a fines de 2013, todas menos una provenían de la superficie de plantas, de raíces o del suelo que las rodea [1].

Esta guía es para productores y agrónomos que están decidiendo si P. fluorescens tiene lugar en su programa, y para los distribuidores y formuladores que la abastecen. Si usted compra o distribuye en América Latina, lo que más pesa es el calor de las zonas cálidas y el tiempo de envío y aduana, que corre contra el mes de vida útil a temperatura ambiente (sección 6). Para ver cómo encajan entre sí los microorganismos de la raíz, empiece por la guía de cómo funcionan los microorganismos benéficos del suelo.

Puntos clave

• Pseudomonas fluorescens es una bacteria del suelo gramnegativa, móvil y sin esporas. Las cepas ambientales crecen entre unos 4 y 32 °C, así que pueden crecer en suelos fríos al inicio de la temporada.
• Las cepas estudiadas muestran varios rasgos: colonizan la raíz, captan hierro con la pioverdina, un sideróforo fluorescente, solubilizan fosfato con ácidos orgánicos y producen la hormona vegetal AIA. Algunas también producen ACC desaminasa, que limita el etileno de estrés.
• ABI vende su P. fluorescens como inoculante de suelo y bioestimulante. No es un plaguicida registrado, y ABI no la vende ni la promociona para prevenir ni controlar plagas o enfermedades.
• Los resultados de campo varían. Un metaanálisis de 2018 con 171 estudios encontró que los biofertilizantes como grupo subieron el rendimiento 16.2 por ciento en promedio (14.9 por ciento en climas tropicales), pero ubicó a P. fluorescens entre los solubilizadores de fósforo, el grupo con la menor respuesta [6].
• Al no formar esporas, P. fluorescens es más difícil de mantener viva que Bacillus. El polvo de ABI dura 1 mes a temperatura ambiente, 1 año refrigerado y 2 años congelado. En zonas cálidas, guárdelo refrigerado desde que llega.
• ABI produce P. fluorescens en Wisconsin a 10 mil millones de UFC por gramo. La dosis al suelo es de 250 a 625 g por hectárea (100 a 250 g por acre), que entrega de 2.5 a 6.25 billones (millones de millones) de UFC por hectárea.

Tabla de contenido

1. ¿Qué es Pseudomonas fluorescens?
2. ¿Pseudomonas fluorescens es segura? ¿Es un plaguicida?
3. Cómo actúa Pseudomonas fluorescens en la zona radicular
4. Qué dice la investigación agrícola
5. Pseudomonas fluorescens o Bacillus: para qué sirve cada una
6. Almacenamiento, vida útil y formulación
7. Dosis, momento de aplicación y compatibilidad
8. Dónde encaja Pseudomonas fluorescens en un programa agrícola

1. ¿Qué es Pseudomonas fluorescens?

El brillo que le da su nombre a P. fluorescens viene de la pioverdina, un pigmento que las células secretan para captar hierro y que se explica en la sección 3 [1].

Es un bacilo gramnegativo y móvil, principalmente aerobio, que no fermenta la glucosa ni forma esporas. Crece entre pH 4 y 8 [1]. Las cepas aisladas del suelo y de las plantas crecen entre unos 4 y 32 °C, con un óptimo de 25 a 30 °C [1], así que pueden crecer en suelos todavía fríos al inicio de la temporada. Sin esporas, en cambio, es más difícil de almacenar y de transportar viva (sección 6).

Los microbiólogos tratan a P. fluorescens como un complejo de especies, no como una sola especie uniforme. Cepas con el mismo nombre difieren mucho en lo que producen y en qué tan bien colonizan un cultivo, y algunas cepas conocidas como "P. fluorescens" pasaron después a otras especies. El caso más claro es Pseudomonas protegens, descrita en 2011 para un grupo de cepas fluorescentes que producen dos metabolitos secundarios específicos, con la cepa CHA0 como cepa tipo [5]. Cuando un artículo antiguo habla de P. fluorescens CHA0, se refiere a lo que hoy es P. protegens.

Al revisar la investigación, fíjese en la cepa y también en la especie. Pregunte a cualquier proveedor, ABI incluida, cómo confirma la identidad de la cepa y qué datos existen sobre ella. ABI verifica por PCR la identidad de la cepa en cada lote de producción, y sus ensayos de campo prueban P. fluorescens como parte de mezclas multicepa (sección 4).

2. ¿Pseudomonas fluorescens es segura? ¿Es un plaguicida?

P. fluorescens es una bacteria común del suelo que vive sobre la superficie de las plantas y en el suelo que rodea las raíces. Las cepas ambientales crecen mejor entre 25 y 30 °C [1]. Manéjela como cualquier polvo microbiano seco: use guantes, evite respirar el polvo al mezclar, lávese las manos al terminar y siga la Hoja de Datos de Seguridad, que ABI entrega bajo pedido.

Si es o no un plaguicida depende de la cepa y de lo que afirme quien la vende. En Estados Unidos, un microorganismo que se vende con la afirmación de prevenir o controlar una plaga es un plaguicida y debe registrarse ante la EPA. Algunas cepas específicas de P. fluorescens tienen ese registro: la revisión de registro de la EPA de 2009, por ejemplo, incluyó a la cepa A506 como plaguicida microbiano para un uso específico de su etiqueta [12]. Esos registros cubren solo esas cepas y sus etiquetas. La P. fluorescens de ABI es otro producto. Se vende como inoculante de suelo y bioestimulante, no es un plaguicida registrado, y ABI no la vende ni la promociona para prevenir ni controlar plagas o enfermedades.

Fuera de Estados Unidos, cada país define cómo se clasifica un inoculante y qué registro necesita para importarlo. ABI puede entregar los documentos técnicos que pida el expediente de registro.

3. Cómo actúa Pseudomonas fluorescens en la zona radicular

P. fluorescens actúa con varios rasgos a la vez en la capa delgada de suelo que rodea la raíz, que los investigadores llaman rizosfera. La intensidad de cada rasgo cambia de una cepa a otra.

Colonización de la raíz. Los demás rasgos solo funcionan donde las células están sobre la raíz. P. fluorescens es móvil y forma biopelículas con estructuras tridimensionales complejas [1]. Una cepa aplicada cerca de la semilla o del trasplante puede desplazarse hacia la raíz, instalarse en su superficie y acompañarla a medida que crece.

Captación de hierro con pioverdina. Si usted produce en suelos calcáreos o de pH alto, donde la clorosis férrica es común, este es el rasgo por el que conviene preguntar, aunque por ahora la evidencia viene de trabajos de laboratorio. El hierro abunda en la mayoría de los suelos, pero escasea en una forma que plantas y microorganismos puedan usar, sobre todo con pH alto, donde queda como óxidos insolubles. P. fluorescens responde con la pioverdina, un sideróforo que se une al hierro con muy alta afinidad [1], y las plantas también pueden aprovechar parte de ese hierro. En un estudio, plantas de Arabidopsis absorbieron el complejo hierro-pioverdina producido por una cepa de P. fluorescens; el hierro en el tejido vegetal aumentó y el crecimiento mejoró [2].

Solubilización de fosfato. Considere la liberación de fósforo un beneficio adicional, no la razón principal para elegir esta cepa. Muchas bacterias del suelo, entre ellas P. fluorescens, liberan ácidos orgánicos de bajo peso molecular, como el glucónico y el cítrico, que disuelven el fosfato mineral en una forma que la raíz puede absorber [2]. Es la misma química que describe la guía de bacterias y hongos solubilizadores de fósforo. En campo, los resultados de este rasgo son variables, y una revisión muy citada señala que, por esa variabilidad, el uso comercial de las bacterias solubilizadoras de fosfato ha sido bastante limitado [2].

Hormonas vegetales y ACC desaminasa. Las cepas de P. fluorescens estudiadas producen ácido indol-3-acético (AIA), la hormona vegetal que impulsa la formación de raíces laterales y adventicias y acelera el desarrollo radicular [2]. La respuesta depende del cultivo: un mutante de P. fluorescens que sobreproduce AIA estimuló el desarrollo de raíces en estacas de grosella negra, pero lo inhibió en estacas de cerezo [2]. Algunas cepas producen también ACC desaminasa, una enzima que degrada el compuesto que la planta usa para fabricar etileno. Con estrés por sequía, salinidad o encharcamiento, el etileno sube y frena el crecimiento de la raíz. Las bacterias con ACC desaminasa en la raíz evitan que el etileno llegue a niveles que inhiben el crecimiento [2].

Señalización de defensa de la planta. En trabajos de laboratorio con Arabidopsis, la cepa de Pseudomonas WCS417r (publicada como P. fluorescens y reclasificada después en P. simiae [13]) activó una respuesta de toda la planta llamada resistencia sistémica inducida. Esa respuesta dependió de la señalización por jasmonato y etileno de la planta, no del ácido salicílico [4]. Una revisión de 2014 describe el efecto general: los microorganismos asociados a la raíz, entre ellos Pseudomonas, Bacillus, Trichoderma y las micorrizas, sensibilizan el sistema inmune de la planta para una defensa reforzada, sin activar directamente defensas costosas [3]. Es investigación sobre cepas específicas. ABI no vende ni promociona su P. fluorescens para la defensa de la planta, ni para prevenir o controlar plagas o enfermedades.

Biosurfactantes y polisacáridos. Las cepas también secretan biosurfactantes y polisacáridos extracelulares. Según la página del producto P. fluorescens de ABI, los polisacáridos ayudan a unir las partículas del suelo en agregados que retienen humedad. Los dos apoyan la colonización más de lo que actúan directamente sobre la planta.

4. Qué dice la investigación agrícola

Los resultados de campo con P. fluorescens cambian según la cepa, el cultivo, el suelo y el clima. En Brasil, seis ensayos de campo en maíz, hechos en Paraná y Goiás entre 2012 y 2016, probaron la inoculación de semilla con una cepa comercial de P. fluorescens en formulación líquida. El maíz inoculado que recibió el 75 por ciento del nitrógeno recomendado en cobertura rindió lo mismo que el maíz sin inocular con la dosis completa [9]. Los ensayos no incluyeron una parcela sin inocular con el 75 por ciento, así que no se puede separar cuánto del resultado corresponde al inoculante. El estudio lo financió el fabricante del producto, y dos de los autores trabajaban para esa empresa. El resultado concuerda con lo que explica la guía de eficiencia en el uso del nitrógeno, pero se probó la cepa de otra empresa, no la de ABI.

El conjunto de datos más amplio es un metaanálisis de 2018 con 171 publicaciones revisadas por pares. Encontró que los biofertilizantes subieron el rendimiento 16.2 por ciento en promedio frente a testigos sin inocular [6]. La respuesta fue mayor en climas secos (20.0 por ciento) y menor en climas tropicales (14.9 por ciento), oceánicos (10.0 por ciento) y continentales (8.5 por ciento) [6]. También mejoraron la eficiencia de uso de nutrientes: agregaron en promedio 7.5 kg de rendimiento por kg de fertilizante fosforado y 5.8 kg por kg de fertilizante nitrogenado [6]. El mismo trabajo ubica a P. fluorescens entre los solubilizadores de fósforo, el grupo con la menor respuesta aun en sus condiciones óptimas. Los inoculantes que combinan fijación de nitrógeno y solubilización de fosfato superaron a cada función por separado, pero los productos multicepa, como grupo, no rindieron más que los de cepa única [6]. Sus autores señalan que los efectos de los biofertilizantes han sido a menudo inconsistentes, y que eso ha frenado su adopción entre los productores [6].

En fresa (frutilla), un estudio de invernadero de cuatro meses probó tres cepas de Pseudomonas, dos de ellas P. fluorescens, junto con hongos micorrízicos arbusculares. Todos los tratamientos con la cepa Pf4 dieron al menos 22 por ciento más frutos y entre 14 y 20 por ciento más peso de fruta por planta que las plantas sin inocular con el mismo nivel de fósforo [7]. No todas las combinaciones ayudaron: otras dos combinaciones de cepa y hongo del mismo estudio redujeron el peso de la fruta en cerca de 17 por ciento [7]. Un estudio anterior del mismo grupo encontró que las micorrizas y ciertas cepas de Pseudomonas, solas o juntas, aumentaron la concentración de antocianinas en frutos de fresa cultivados con cerca del 70 por ciento del nitrógeno y el fósforo habituales [8]. El contenido de antocianinas es una medida de calidad de fruta, y ninguno de los dos estudios probó la cepa de ABI.

Lo que funciona en laboratorio o en invernadero muchas veces no se repite en campo, y esa brecha es mayor en bacterias gramnegativas sin esporas, como P. fluorescens [11]. Para lograr cualquiera de estos efectos, el organismo también tiene que sobrevivir a la formulación, el almacenamiento y la aplicación, que trata la sección 6.

La P. fluorescens de ABI formó parte de los consorcios multicepa de todos los ensayos publicados de ABI en fresa, tomate, papa y chile (ají, pimiento), resumidos en la guía de bioestimulantes agrícolas por cultivo. Esos ensayos probaron cada consorcio completo, así que los resultados corresponden a la mezcla y no a P. fluorescens por sí sola. ABI no ha hecho un ensayo de su P. fluorescens como cepa única. Los resultados completos están en la página de casos de estudio.

5. Pseudomonas fluorescens o Bacillus: para qué sirve cada una

Bacillus subtilis forma esporas, y la de ABI dura 1.5 años a temperatura ambiente; P. fluorescens no forma esporas, y la de ABI dura 1 mes. En una mezcla, P. fluorescens aporta colonización temprana de la raíz y captación de hierro, y Bacillus aporta vida útil y tolerancia a condiciones cálidas y secas.

La diferencia de UFC no es una diferencia de calidad. Las bacterias que forman esporas, como Bacillus, se concentran hasta conteos muy altos y sobreviven al secado; las células vegetativas gramnegativas no. Lo que hay que comparar entre productos son las UFC que llegan por hectárea al momento de aplicar, como explica la guía sobre qué significa UFC.

Una cepa de Bacillus subtilis o de Bacillus velezensis aporta estabilidad en almacenamiento y una acción amplia en la zona radicular. P. fluorescens suma un segundo colonizador de raíz, sin esporas, con su propio sideróforo, la pioverdina. Una cepa de fósforo como Bacillus megaterium aporta una función dedicada al fósforo. Muchas mezclas a la medida combinan estas cepas, con el componente de Pseudomonas enviado y almacenado en frío.

6. Almacenamiento, vida útil y formulación

En zonas cálidas la temperatura ambiente supera los 30 °C, así que guarde la P. fluorescens de ABI refrigerada desde que llega. El polvo dura 1 mes a temperatura ambiente, 1 año refrigerado y 2 años congelado, porque no puede formar las esporas latentes que le permiten a Bacillus resistir el calor y el secado. Si la importa desde Estados Unidos, cuente el tiempo de envío y de aduana dentro de ese mes a temperatura ambiente. Las cepas ambientales de P. fluorescens pueden dejar de crecer y de aparecer en los conteos en placa entre 35 y 37 °C [1], así que mantenga los baldes fuera de camionetas calientes y de galpones al sol. Guárdela en un lugar fresco, seco y sin luz solar directa, y vuelva a cerrar bien el envase después de cada uso.

Las bacterias sin esporas son más vulnerables al estrés del procesamiento y de la aplicación en campo [11]. Una revisión sobre tecnología de inoculantes señala que la principal dificultad de la mayoría de los métodos de formulación es mantener vivas las células durante el secado y el almacenamiento. Las pérdidas pueden superar el 90 por ciento de la población inicial, y la revisión lo califica de problema agudo para las bacterias gramnegativas sin esporas [10]. La misma revisión compara a Bacillus subtilis, que sobrevivió 45 días a unos 22 °C, con Pseudomonas putida, pariente cercana de P. fluorescens, que necesitó refrigeración [10]. Liofilizar Pseudomonas sin medidas de protección redujo las células viables entre uno y dos órdenes de magnitud [11].

Los distribuidores y formuladores deben mantener P. fluorescens en cadena de frío desde que la reciben hasta que llega al productor, y manejarla como un producto refrigerado. Rote el inventario: lo primero que entra es lo primero que sale. Pida un Certificado de Análisis con el conteo de UFC y la fecha del lote. Una mezcla que contiene P. fluorescens hereda sus necesidades de almacenamiento, así que toda la mezcla va en frío.

Si está desarrollando un producto de marca privada con esta cepa, elija la formulación pensando en la supervivencia. La investigación ha mostrado que P. fluorescens sobrevive 6 meses en una formulación líquida con glicerol agregado al medio de cultivo, y mucho más tiempo en portadores secos especializados [10]. Son proyectos de formulación, no resultados de catálogo. La guía de biofertilizantes microbianos a la medida cubre ese trabajo.

7. Dosis, momento de aplicación y compatibilidad

Especificaciones de la Pseudomonas fluorescens de ABI:

Las dosis salen de su ficha técnica.

En Centroamérica, donde la superficie se mide en manzanas, las dosis equivalen a 175 a 437 g por manzana al suelo o en aplicación foliar, y a 35 a 87 g por manzana en el surco.

A la concentración de etiqueta de 10 mil millones de UFC por gramo, la dosis al suelo de 250 g por hectárea entrega 2.5 billones (millones de millones) de UFC por hectárea, y la de 625 g entrega 6.25 billones; en acres, de 1 a 2.5 billones por acre. La dosis en el surco, de 50 a 125 g por hectárea, entrega de 500 mil millones a 1.25 billones de UFC por hectárea (de 200 a 500 mil millones por acre), colocadas junto a la semilla, justo donde la raíz va a crecer.

Momento. Lleve el organismo a la raíz temprano. Sus puntos fuertes, colonizar la raíz y captar nutrientes en ella, pesan más cuando la raíz es joven: a la siembra, al trasplante y en las primeras semanas de crecimiento.

Mezcla. Mezcle bien el polvo en suficiente agua para llegar a la zona radicular, y mantenga el tanque en agitación para que las células sigan en suspensión. Si lo mezcla con fertilizante, diluya primero el fertilizante por completo en agua y después agregue los microorganismos. Lave las líneas de goteo al terminar.

Compatibilidad. No mezcle P. fluorescens en el tanque con herbicidas, fungicidas, bactericidas ni plaguicidas químicos. Los bactericidas están hechos para matar bacterias, y una gramnegativa sin esporas tiene poca protección frente a ellos. La investigación sobre inoculantes apunta en la misma dirección: algunos fungicidas e insecticidas aplicados a la semilla pueden dañar al inoculante [10]. Si el tratamiento de semilla o el programa de aspersiones incluye estos productos, separe la aplicación microbiana en tiempo y lugar, y pida a su proveedor indicaciones específicas para la cepa.

Uso foliar. La luz UV daña las células bacterianas, así que aplique temprano en la mañana o al atardecer, use un surfactante no iónico o un humectante, y cubra el envés de las hojas.

8. Dónde encaja Pseudomonas fluorescens en un programa agrícola

Mejor uso. Los mecanismos sugieren que vale la pena probar P. fluorescens donde el cuello de botella es la absorción temprana de nutrientes: trasplantes, suelos fríos al inicio de la temporada y suelos calcáreos o de pH alto con el hierro bloqueado. La evidencia de campo para cada caso es escasa, y el resultado de hierro de la sección 3 viene de Arabidopsis, así que pruébela contra franjas sin tratar antes de ampliar el área. Las cepas con ACC desaminasa se han estudiado en cultivos bajo estrés por sequía o salinidad [2]. Como solución única para el fósforo es una opción más débil: en el metaanálisis de la sección 4, los solubilizadores de fosfato dieron la menor respuesta [6]. P. fluorescens se aplica junto con el programa de fertilización, no en lugar del fertilizante de fósforo, hierro o nitrógeno. Los ensayos de maíz en Brasil igual aplicaron el 75 por ciento del nitrógeno recomendado [9].

Programas por cultivo. P. fluorescens aparece en los programas de tomate y chile, fresa y flor de corte de la guía de bioestimulantes agrícolas por cultivo de ABI, con el momento de aplicación de cada uno.

Combinaciones. La investigación en fresa combinó Pseudomonas con hongos micorrízicos [7]. La página del producto P. fluorescens de ABI indica que es compatible con micorrizas (endomicorrizas), Trichoderma (Trichoderma harzianum) y especies de Bacillus. El lado de las micorrizas se trata en la guía de micorrizas. ABI especifica estas combinaciones por función y por UFC de cada cepa en el configurador de mezclas a la medida.

Cómo saber si funcionó. Deje franjas testigo sin tratar. Compare el conteo de plantas, la masa radicular en una misma etapa de crecimiento y los análisis foliares de hierro y fósforo, y después el rendimiento.

Si quiere probar P. fluorescens en su cultivo, hable con su distribuidor o su agrónomo, o escriba a ABI con su cultivo, su zona y la superficie que piensa tratar.

Para productores y compradores: ABI fabrica Pseudomonas fluorescens en su planta de Wisconsin a 10 mil millones de UFC por gramo, como cepa única o en mezclas a su especificación, en baldes y tambores con empaque a la medida bajo pedido, y con un Certificado de Análisis de cada lote. Pida la ficha técnica y la Hoja de Datos de Seguridad junto con su cotización. Solicite especificaciones y precios o diseñe una mezcla.