Azospirillum lipoferum

Azospirillum lipoferum

1. Identidad: Taxonomía, Origen Natural y Formas Comunes

Clasificación Taxonómica

Azospirillum lipoferum es una especie de bacterias microaerófilas, gramnegativas, con forma de bastón, fijadoras de nitrógeno. Su clasificación taxonómica completa la ubica en el Dominio Bacteria; Filo Proteobacteria; Clase Alphaproteobacteria; Orden Rhodospirillales; Familia Rhodospirillaceae; Género Azospirillum; Especie Azospirillum lipoferum.

El organismo fue descrito por primera vez por Martinus Beijerinck, quien lo denominó Spirillum lipoferum en 1925. La clasificación fue revisada posteriormente por Tarrand et al., quienes lo renombraron Azospirillum lipoferum, un nombre que significa "espiral pequeña portadora de grasa." Específicamente, Spirillum lipoferum fue reclasificada en 1978 como Azospirillum lipoferum por Jeffery Tarrand, Noel Krieg y Döbereiner, quienes también agregaron Azospirillum brasilense al género. El prefijo "Azo-" proviene de la palabra francesa "azote," que significa nitrógeno.

Morfología

Las células son gramnegativas, con forma de bastón vibroide a recto, en ocasiones curvas, altamente pleomórficas, con una abundante acumulación citoplasmática de poli β-hidroxibutirato. Son móviles, tienden a utilizar sales y ácidos orgánicos como fuentes de carbono, y son oxidasa-positivas. Cuando se cultivan en medio líquido, las células poseen un único flagelo polar, pero cuando se cultivan en agar a 30 °C, también se forman flagelos laterales de longitud de onda más corta. Las cepas pertenecientes al grupo II (que incluye a A. lipoferum) se distinguen por su capacidad de utilizar glucosa como única fuente de carbono para el crecimiento en medio libre de nitrógeno, por producir una reacción ácida en un medio de glucosa a base de peptona, por su requerimiento de biotina, y por la formación de células más anchas, más largas, en forma de S o helicoidales en medio semisólido de malato libre de nitrógeno.

Origen Natural y Nicho Ecológico

Las bacterias del género Azospirillum son microorganismos no formadores de nódulos que se encuentran comúnmente en los suelos de ecosistemas tropicales, subtropicales y templados. Colonizan la superficie e interior de las raíces, tanto en plantas silvestres como agrícolas — una relación denominada asociación rizosférica. En Brasil, durante la década de 1970, científicos liderados por la Dra. Johanna Döbereiner encontraron cepas similares de esta especie asociadas con las raíces de plantas de grano, y su grupo descubrió que estas bacterias tenían la capacidad de fijar nitrógeno.

Casi todos los miembros conocidos de la familia Rhodospirillaceae se encuentran en ambientes acuáticos, lo que sugiere que Azospirillum representa un linaje que pudo haber transicionado a ambientes terrestres mucho después de la división precámbrica entre las "hidrobacterias" y las "terrabacterias."

Azospirillum lipoferum es actualmente más destacada por su capacidad de mejorar el rendimiento de ciertos productos de plantas agrícolas como el maíz, el arroz y el trigo. Aunque el género contiene varias especies, la distribución mundial y las ventajas de la inoculación fueron ilustradas principalmente con A. brasilense y A. lipoferum.

Preparaciones y Formulaciones Comunes

Las cepas de Azospirillum se comercializan como biofertilizantes en diversos países, incluidos África, Argentina, Australia, Bélgica, Brasil, Alemania, Francia, Italia, México, Pakistán, Uruguay y Estados Unidos. Los productos biofertilizantes comerciales a base de A. lipoferum se preparan en varios formatos de vehículo (carrier). Azospirillum lipoferum CRT1 es un aislado natural de PGPR que se utiliza comercialmente en maíz para estimular el crecimiento de la planta y el rendimiento en campo, con una formulación de recubrimiento de semillas a base de turba que proporciona 10^5–6 UFC de bacterias por semilla.

Los biofertilizantes fabricados en varios países generalmente se basan en un vehículo (carrier) y pueden presentar una vida útil corta, baja calidad, alta contaminación y un rendimiento en campo bajo e impredecible. Los sistemas de vehículo comunes incluyen turba (sólida), polvos a base de talco, caldo líquido y formulaciones granuladas aplicadas a semillas o suelo. Existen varias estrategias para aplicar microorganismos promotores del crecimiento vegetal en la agricultura, incluyendo la inoculación de semillas, suelo o raíces de plantas con microorganismos benéficos; el tratamiento de semillas implica recubrirlas con inoculantes microbianos antes de la siembra.

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2. Uso Histórico y Tradicional

Azospirillum lipoferum es un microorganismo sin historia documentada en la medicina herbal tradicional o el uso etnobotánico previo a la ciencia — no fue empleado conscientemente como remedio o enmienda agrícola por ninguna cultura nombrada antes de su descubrimiento microbiológico. Su uso "tradicional" es, por lo tanto, de naturaleza científico-agronómica y data de principios del siglo XX.

El género Azospirillum celebra 100 años desde su descubrimiento en 1925 por Martinus Willem Beijerinck, quien trabajó con Spirillum lipoferum como especie inicial. Döbereiner y Day (1976) informaron el potencial fijador de nitrógeno de algunas gramíneas atribuible a la actividad de S. lipoferum en sus raíces. Este descubrimiento reformuló al organismo como una entidad biológica y agronómicamente importante, motivando directamente la revisión taxonómica de 1978.

Brasil tiene una larga tradición de investigación sobre la fijación de nitrógeno en asociaciones Azospirillum-gramíneas. Siguiendo esta tradición, A. brasilense y A. lipoferum fueron las dos primeras especies formalmente descritas, y A. argentinense se convirtió en un inoculante recomendado en Argentina durante más de 30 años. El uso práctico del organismo como enmienda deliberada del suelo surgió de la ciencia agronómica de mediados del siglo XX en América Latina, extendiéndose finalmente a los mercados comerciales de biofertilizantes en todo el mundo.

La aplicación de las especies de Azospirillum representa un caso excepcional de biología traslacional, en el cual el uso de un microorganismo mostró primero un potencial prometedor en el campo para impulsar el crecimiento y la productividad de los cultivos, y con el tiempo, se examinaron a fondo las diferentes facetas de este comportamiento benéfico.

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3. Constituyentes Clave y Compuestos Activos

Azospirillum lipoferum es un microorganismo vivo y no un extracto de origen vegetal, por lo que sus "constituyentes activos" son bioquímicos funcionales que sintetiza y secreta. A continuación se presentan las categorías de compuestos y capacidades biológicamente activas que se han caracterizado en la literatura revisada por pares.

3.1 Ácido Indol-3-Acético (AIA) y Auxinas Relacionadas

Uno de los principales mecanismos de acción es la capacidad de producir una gran cantidad de la fitohormona ácido indol-3-acético (AIA). El AIA es el primer grupo de auxinas identificado dentro de los estimulantes de crecimiento con un papel central en el crecimiento vegetal. Funciona como regulador de procesos biológicos, favoreciendo la elongación celular al alterar condiciones como la permeabilidad de la membrana, aumentando la permeabilidad al agua, reduciendo la presión de la pared celular y aumentando la síntesis celular.

La mayoría (90%) del AIA producido por los azospirilos se produce mediante la vía dependiente de triptófano, siendo la indol-3-piruvato descarboxilasa (IpdC) la enzima limitante de la velocidad. Esta vía implica la transaminación del triptófano para producir indol-3-piruvato (IPyA), seguida de una reacción de descarboxilación para formar indol-3-acetaldehído (IAAld), y la posterior reacción de oxidación resulta en la formación de AIA.

3.2 Giberelinas

Se han identificado las giberelinas A1, A3 e iso-A3 en cultivos de A. lipoferum. La producción de giberelinas por bacterias está implicada en la promoción del crecimiento vegetal y el aumento del rendimiento. Las giberelinas contribuyen a la elongación del tallo y a la germinación de las semillas.

3.3 Citoquininas

El repertorio hormonal de Azospirillum incluye la producción y regulación de citoquininas, giberelinas, ácido salicílico, AIA y etileno. Estas sustancias estimulan la elongación de la raíz y mejoran la absorción de nutrientes y agua. Las citoquininas promueven la división celular y retrasan la senescencia foliar, favoreciendo así el crecimiento de la planta.

3.4 ACC Desaminasa

La bacteria expresa ACC desaminasa, que hidroliza el precursor del etileno 1-aminociclopropano-1-carboxilato, reduciendo los niveles de etileno en la planta y promoviendo el crecimiento. Los niveles elevados de etileno están asociados con respuestas de estrés de la planta; su reducción mediante la ACC desaminasa permite el desarrollo continuo de raíces y brotes en condiciones adversas.

3.5 Ácido Abscísico (ABA)

Se sabe que varias especies de PGPR inducen tolerancia al estrés por sequía a través de la vía del ABA; se ha demostrado que Azospirillum lipoferum endófita aumenta los niveles de ABA, lo que atenuó los efectos del estrés por sequía en plantas de maíz inoculadas. La inoculación bacteriana aumentó al doble el contenido de ABA en plántulas de la planta huésped, lo que explica el desempeño de las plantas inoculadas bajo condiciones ambientales adversas, como salinidad o sequía. Estos hallazgos ayudan a comprender la contribución de Azospirillum en la protección de las plantas frente al estrés abiótico, mediante la producción bacteriana de ABA y la inducción de la señalización de ABA en las plantas huésped.

3.6 Sideróforos

En condiciones de nutrientes limitados, A. lipoferum produce sideróforos de tipo catecol con actividades antibacterianas contra diversos aislados bacterianos y fúngicos. Varios aislados poseen la capacidad genética de quelar hierro férrico mediante sideróforos. Los sideróforos quelan el hierro férrico (Fe³⁺) en la rizosfera, mejorando la disponibilidad de hierro para las plantas.

3.7 Complejo Enzimático de la Nitrogenasa

La actividad de la nitrogenasa en A. lipoferum se regula según el nivel intracelular de nitrógeno y O₂. El control postraduccional de la nitrogenasa, en respuesta al amonio y a la anaerobiosis, implica la ADP-ribosilación de la proteína férrica de la nitrogenasa, mediada por las enzimas DraT y DraG.

3.8 Poli-β-Hidroxibutirato (PHB)

Estas bacterias son células con forma de bastón espiral o ligeramente curvada, no formadoras de esporas, con gránulos de polihidroxibutirato (PHB). El PHB actúa como compuesto de almacenamiento intracelular de carbono y energía, y está implicado en la supervivencia de la bacteria y su resistencia al estrés.

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4. Mecanismos de Acción

Durante más de 35 años de estudio de la interacción Azospirillum-planta, se han propuesto más de 20 hipótesis sobre el mecanismo de acción. Estas incluyen la actividad de una única fitohormona, múltiples fitohormonas, fijación de nitrógeno, conjuntos de moléculas de pequeño tamaño y enzimas, actividad de membrana mejorada, proliferación del sistema radicular, mayor absorción de agua y minerales, movilización de minerales, mitigación de factores de estrés ambiental en las plantas, y control biológico directo e indirecto de numerosos fitopatógenos. En volumen, la mayor cantidad de hallazgos publicados se relaciona con actividades hormonales, fijación de nitrógeno y proliferación radicular.

Los investigadores han propuesto la "Teoría de los Mecanismos Múltiples," basada en la suposición de que no existe un único mecanismo involucrado en la promoción del crecimiento vegetal por Azospirillum, sino más bien una combinación de pocos o muchos mecanismos en cada caso de inoculación. Estos pueden variar según la especie vegetal, la cepa de Azospirillum, y las condiciones ambientales en que ocurrió la interacción.

4.1 Fijación Biológica de Nitrógeno

Azospirillum sp. es capaz de fijar 20–40 kg N ha⁻¹, y debido a su inoculación, los rendimientos aumentan en promedio entre 5–10%. Se ha informado que Azospirillum beneficia a la planta directamente mediante la fijación asociativa de nitrógeno (en el rango de 20–40 kg N/ha en la rizosfera), la síntesis de hormonas, y la modulación del equilibrio hormonal de la planta mediante la desaminación del precursor del etileno.

La fijación de nitrógeno está mediada por el complejo de la nitrogenasa y regulada por el sistema génico nif. Aunque los esfuerzos iniciales se enfocaron en aclarar la importancia de la fijación biológica de nitrógeno en el crecimiento vegetal frente a la colonización de raíces con Azospirillum, avances recientes muestran que estas bacterias también activan los mecanismos de adquisición de fósforo y hierro, dos nutrientes esenciales para cumplir el ciclo de vida de la planta. Es importante señalar que el principal obstáculo para una contribución significativa de la fijación de nitrógeno por Azospirillum es la falta de transferencia directa de nitrógeno fijado a la planta, una limitación clave reconocida en la literatura científica.

4.2 Cambios en la Morfología Radicular Mediados por Fitohormonas

Todas las cepas analizadas de Azospirillum tienen el potencial de alterar el equilibrio hormonal de su huésped mediante la secreción de hormonas vegetales como auxinas y citoquininas, y mediante la expresión de enzimas capaces de metabolizar el precursor del etileno. Las plántulas de maíz inoculadas artificialmente con A. lipoferum muestran un fenotipo alterado del sistema radicular, con raíces laterales más numerosas y más largas tanto en condiciones de campo como de invernadero, lo que permite a las raíces explorar un mayor volumen de suelo en busca de nutrientes y agua.

4.3 Fotosíntesis y Metabolismo del Carbono

La inoculación de semillas de maíz con A. lipoferum conduce a una reducción del contenido de glucosa en la savia ascendente, aliviando su inhibición regulatoria por retroalimentación del potencial fotosintético foliar. Tanto esta actividad en el maíz inoculado con A. lipoferum como la acumulación de mayores cantidades de pigmentos fotosintéticos en el trigo inoculado con A. brasilense favorecen la fijación de carbono para sostener un mayor crecimiento de la planta.

4.4 Solubilización de Fosfato

A. lipoferum demuestra capacidad de solubilización de fosfato, aunque más débil que la de bacterias solubilizadoras de fosfato especializadas. El mecanismo implica la producción de ácidos orgánicos (principalmente ácido acético) que reduce el pH del medio y libera fosfato soluble de los complejos de fosfato de calcio.

4.5 Colonización Radicular y Quimiotaxis

Los análisis de matrices de expresión de todo el genoma con muestras de ARN obtenidas de células planctónicas, células sésiles y células adheridas a la raíz han demostrado que las células de Azospirillum asociadas a la raíz crecen en un estado activo similar al sésil, y la expresión génica se ajusta estrechamente a la planta huésped. La adaptación al arroz parece implicar genes relacionados con la desintoxicación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y el eflujo de múltiples fármacos, así como redes regulatorias complejas.

La quimiotaxis y la motilidad son primordiales para el inicio de la colonización radicular en una amplia gama de rizobacterias. El sistema de quimiotaxis integra señales ambientales en una respuesta bacteriana adecuada mediante una vía de transducción de señales dedicada.

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5. Evidencia Científica por Área de Uso

5.1 Mejora del Rendimiento de Cultivos de Cereales (Trigo, Maíz, Arroz)

Panorama y evidencia metaanalítica: Un metaanálisis de ensayos de campo realizados entre 1981 y 2008 reveló mejoras promedio de los rendimientos de grano y forraje de 15% y 27%, respectivamente (n = 91), tras la inoculación de trigo con Azospirillum en ausencia de fertilización nitrogenada.

Variabilidad de campo: Una revisión de ensayos de campo realizados en todo el mundo encontró que todos los informes de ensayos realizados en Brasil y México describieron mejoras positivas del rendimiento por Azospirillum. Sin embargo, solo el 60% de los ensayos de campo realizados en Egipto, India y Uruguay concluyeron en mejoras de rendimiento, mientras que solo se observaron 5 de estos casos en 6 años de experimentación en 12 localidades en Francia. Los efectos positivos sobre el rendimiento se consideraron incluso "erráticos" en ensayos de campo realizados en Estados Unidos, donde no se encontró correlación con la planta huésped, el tipo de suelo, y la fertilización nitrogenada.

Estudio de campo específico de maíz (Scientific Reports, 2017): Se estimaron las correlaciones entre las modificaciones del rendimiento y las características de las plántulas de 6 hojas en maíz en cuatro campos con propiedades de suelo contrastantes durante dos años consecutivos, utilizando el aislado comercial A. lipoferum CRT1. En ambos años, se encontró que el metaboloma de las plántulas, el potencial fotosintético y la morfología de los órganos mostraban firmas específicas del campo y de la inoculación. Los análisis metabolómicos revelaron que A. lipoferum CRT1 afectó principalmente el metabolismo de los azúcares, sin un impacto sugerido en la asimilación de N y P. La alimentación con nitrógeno mineral aumentó el rendimiento, pero no afectó la mejora del rendimiento por parte del socio bacteriano. Sin embargo, mayores mejoras del potencial fotosintético foliar se correlacionaron con disminuciones del rendimiento, y las plántulas más grandes en todas sus proporciones se correlacionaron con mejoras del rendimiento.

Ensayos de campo en Brasil (Plant and Soil, 2010): La selección y evaluación de cepas de Azospirillum para los cultivos de maíz (Zea mays L.) y trigo (Triticum aestivum L.) se realizó siguiendo protocolos establecidos por la legislación brasileña, que exige experimentos de campo en al menos dos localidades diferentes representativas de las regiones de cultivo y durante al menos dos temporadas. En un primer conjunto de nueve ensayos realizados en Londrina y Ponta Grossa, en el sur de Brasil, se evaluaron nueve cepas de Azospirillum tras su aplicación a las semillas como inoculantes a base de turba.

Reducción del fertilizante nitrogenado en maíz: Se concluyó que es más económico utilizar fertilizantes de N a 100 kg/ha, y que inocular semillas de maíz con Azospirillum lipoferum puede reducir la carga de fertilizante de N hasta en un 50% y mejorar su producción de grano hasta en un 12% en comparación con plantas no inoculadas que recibieron 200 kg/ha de fertilizante, y mejorar la producción de grano hasta en un 36% en comparación con plantas cultivadas sin A. lipoferum ni fertilizantes.

Fuerza de la evidencia: La base de evidencia para la mejora del rendimiento de cereales es extensa, derivada de cientos de ensayos de campo en múltiples continentes. Sin embargo, los resultados son altamente variables entre localizaciones geográficas, tipos de suelo y variedades de cultivo. Los metaanálisis muestran tendencias globales positivas, pero los resultados de campo individuales son inconsistentes, particularmente fuera de entornos tropicales y subtropicales.

5.2 Tolerancia al Estrés por Sequía

Experimentos de invernadero con trigo: Se demostró que las cepas B1, B2 y B3 de Azospirillum lipoferum mejoraron significativamente el crecimiento del trigo (Triticum aestivum L.) bajo estrés por sequía. La cepa B3, que exhibió alta fijación de nitrógeno, producción de auxina, solubilización de fosfato y actividad de ACC desaminasa, aumentó el rendimiento del trigo en un 43% bajo estrés por sequía moderada y en un 109% bajo estrés por sequía severa, en comparación con los controles no inoculados. La cepa B2, que mostró producción de sideróforos, presentó la mayor resistencia a la sequía.

Estado hídrico de plántulas de trigo: La inoculación de plántulas de trigo con cepas de Azospirillum lipoferum redujo el potencial hídrico foliar y aumentó el contenido de agua foliar durante el estrés por sequía, mejoró la producción de AIA, y mejoró el desarrollo radicular y la formación de raíces laterales para la absorción de agua y nutrientes.

Rendimiento de trigo bajo estrés hídrico (estudio de campo): En presencia de estrés hídrico, el tratamiento con A. lipoferum mostró aumentos del 24.79% y 11.31% en el peso fresco y seco de la paja por planta, del 54.33% y 58.67% en el peso fresco y seco de la espiga por planta, del 79.35% y 3.32% en el rendimiento de grano por planta y el peso de 1000 granos, respectivamente, en comparación con el control no inoculado.

Tolerancia mediada por ABA en maíz: La tolerancia del maíz a un déficit hídrico se mejoró mediante la inoculación con Azospirillum lipoferum debido al aumento del contenido de ABA y a la disminución de los inhibidores de síntesis de GA y ABA. De manera similar, la tolerancia de Arabidopsis thaliana al estrés por sequía se mejoró mediante Azospirillum brasilense debido al aumento de los niveles de ABA.

Fuerza de la evidencia: La evidencia sobre la tolerancia a la sequía es predominantemente de laboratorio e invernadero, con múltiples experimentos bien controlados en trigo y maíz que demuestran mejoras significativas. La validación en campo es más limitada. La evidencia es de fuerza preliminar a moderada; no existen ensayos controlados aleatorizados en sistemas alimentarios o en contextos de consumo humano.

5.3 Tolerancia a la Sal y al Estrés Abiótico

La inoculación con la cepa JA4 de A. lipoferum mostró una mejora del crecimiento de la planta (mayor altura de la planta y peso seco de la raíz y de los brotes) bajo riego continuo con 160 mM de NaCl, en comparación con las plantas control no inoculadas. Las especies de Azospirillum son rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) eficaces que mejoran la tolerancia de los cultivos a diversos estreses abióticos, incluyendo sequía, salinidad y contaminación por metales pesados.

Fuerza de la evidencia: Principalmente estudios de invernadero/laboratorio. Prometedora, pero la evidencia es preliminar y dependiente de la cepa.

5.4 Cultivos no Cereales y Aplicaciones Agrícolas más Amplias

La aplicación de biofertilizantes que contienen cepas de Azospirillum sp. se recomienda para plantas no leguminosas, como arroz de secano, mijos, oleaginosas, caña de azúcar, banano, coco, palma de aceite, algodón, chile, lima, café, té, especias y hierbas. Se estimó que hasta el 50% del contenido de nitrógeno en la caña de azúcar podría ser suministrado por Azospirillum sp.

5.5 Evidencia Transcriptómica y Genómica

Se observaron huellas transcriptómicas únicas en dos variedades de arroz (Cigalon y Nipponbare) tras la inoculación con A. lipoferum 4B o A. lipoferum B510. Los autores observaron una expresión alterada de 1,243 y 2,141 genes en las variedades Cigalon y Nipponbare, respectivamente, por la cepa 4B.

Muchos genes involucrados en la colonización de las raíces de las plantas, la promoción del crecimiento vegetal (como los implicados en la biosíntesis de fitohormonas), y las propiedades implicadas en la adaptación a la rizosfera (como el catabolismo de compuestos fenólicos y la absorción de hierro) están restringidos a una cepa y/o especie particular, lo que sugiere fuertemente una adaptación específica al nicho.

Fuerza de la evidencia: La evidencia genómica y transcriptómica es sólida y mecánicamente informativa, pero es en gran medida preclínica y no se traduce directamente en resultados de salud humana.

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6. Sistemas Corporales y Áreas de Salud Asociadas con Azospirillum lipoferum

Es importante señalar que Azospirillum lipoferum se clasifica y regula actualmente como un biofertilizante agrícola, y no como un suplemento dietético humano, probiótico o agente farmacéutico. Sus asociaciones documentadas con la "salud" son indirectas y se relacionan con los sistemas agrícolas, la seguridad alimentaria y la agricultura sostenible. No se han identificado en la literatura estudios clínicos revisados por pares que involucren sujetos humanos, animales como consumidores, o resultados fisiológicos humanos directos.

• Salud del Suelo y la Rizosfera: Décadas de trabajo que involucran investigación de laboratorio y de campo respaldan diversas propiedades benéficas, como el enraizamiento de la planta, la nutrición mineral, el fortalecimiento hormonal y la activación de respuestas celulares y moleculares, que conducen a un mejor crecimiento, desarrollo y productividad.
• Seguridad Alimentaria y Calidad Nutricional: Aunque los esfuerzos iniciales se enfocaron en aclarar la importancia de la fijación biológica de nitrógeno en el crecimiento vegetal, avances recientes muestran que estas bacterias también activan los mecanismos de adquisición de fósforo y hierro. Una comprensión más profunda de las bases moleculares de Azospirillum en el desarrollo de biofertilizantes y bioestimulantes contribuirá a las prácticas agrícolas sostenibles y ayudará a cumplir con las demandas globales de seguridad alimentaria.
• Reducción del Uso de Fertilizantes Sintéticos: Mediante el uso de inoculantes de Azospirillum en la producción agrícola, se puede ahorrar hasta el 25–30% de la cantidad de fertilizante nitrogenado.
• Preparación Inmune y de Respuesta al Estrés en la Planta: Además de la fijación de nitrógeno, la producción de sustancias promotoras del crecimiento, la resistencia a enfermedades y la tolerancia a la sequía son beneficios adicionales de la inoculación con Azospirillum.

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7. Formas de Dosificación y Dosis Reportadas en Estudios

Las dosis de inoculante de Azospirillum lipoferum en la literatura científica se expresan en unidades formadoras de colonias (UFC) por semilla, por gramo de vehículo (carrier), o por hectárea de terreno. A continuación se presenta la información de dosis según se indica en fuentes revisadas por pares:

• En general, el número de células de inoculante necesarias para inducir la estimulación de la planta debe ser del orden de 10⁶ a 10⁷ por semilla. Azospirillum lipoferum CRT1 se utiliza comercialmente en maíz con una formulación de recubrimiento de semillas a base de turba que proporciona 10^5–6 UFC de bacterias por semilla.
• La fitoestimulación también puede lograrse con niveles de inoculación más bajos; se evidenciaron efectos positivos de A. lipoferum CRT1 sobre la fisiología del maíz con solo 10^4–5 células de inoculante por semilla.
• El biofertilizante suministrado para uso en campo debe ser de buena calidad y contener 10⁷ células viables por gramo como inóculo.
• A escala de campo, Azospirillum fija de 10 a 40 kg de nitrógeno por hectárea.

Los tipos de formulación documentados en los estudios incluyen: inoculantes de vehículo a base de turba (recubrimiento de semillas), polvos a base de talco, e inoculantes de caldo líquido aplicados a semillas o al suelo. No se ha definido ninguna dosis oral humana o dosis de suplemento dietético para A. lipoferum en ninguna fuente revisada por pares, ya que el organismo no se utiliza como suplemento humano.

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8. Consideraciones de Seguridad

8.1 Estado de Patogenicidad

Ninguna de las especies o cepas de Azospirillum se ha reportado como patógeno humano o vegetal. Se considera la bacteria más segura que puede utilizarse como biofertilizante a nivel comercial para varios cultivos.

8.2 Efectos sobre Organismos no Objetivo

Los efectos de la inoculación sobre los grupos funcionales microbianos en la rizosfera son específicos del sitio. La investigación de campo evaluó el efecto de la inoculación de semillas con la PGPR fitoestimulante Azospirillum lipoferum CRT1 sobre el tamaño y/o la diversidad de grupos funcionales microbianos seleccionados que son importantes para el crecimiento vegetal, utilizando PCR cuantitativa y metabarcoding mediante Illumina MiSeq. El potencial de impactos sobre la estructura de la comunidad microbiana nativa de la rizosfera es un área de investigación en curso.

8.3 Compatibilidad con Insumos Químicos

Pueden surgir incompatibilidades físicas o químicas cuando se aplica A. lipoferum junto con altas concentraciones de fertilizantes sintéticos o biocidas de amplio espectro; se recomienda la aplicación secuencial en lugar de simultánea para mantener la viabilidad celular.

8.4 Clasificación Regulatoria y de Bioseguridad

En muchos países, los biofertilizantes deben registrarse ante las autoridades agrícolas o ambientales antes de poder comercializarse. Este proceso a menudo requiere documentación detallada de la composición, eficacia y seguridad del producto. Los organismos regulatorios a menudo establecen estándares mínimos para la presencia de células viables de Azospirillum, así como límites para contaminantes como patógenos y microorganismos no objetivo. La legislación brasileña, por ejemplo, establece estándares específicos de calidad microbiológica para inoculantes, incluidos niveles aceptables de contaminación.

Las cepas microbianas seleccionadas para el desarrollo de biofertilizantes deberían pertenecer preferentemente al grupo de bajo riesgo de microorganismos no patógenos BSL-1. Las principales pautas de seguridad son esenciales para el uso de las PGPR como biofertilizantes.

8.5 Limitaciones Específicas del Contexto

Persisten varios obstáculos para atribuir a la fijación de nitrógeno y a la producción de auxina un papel fundamental en la respuesta de la planta. Aunque se sabe que Azospirillum produce AIA en cultivos de vida libre, aún no está claro en qué medida esto ocurre en la rizosfera y cómo se regularía este proceso.

Varios estudios informaron que el funcionamiento del inoculante PGPR en condiciones de campo se ve afectado por el tipo de suelo, el genotipo de la planta y las cepas de PGPR utilizadas. A diferencia de las condiciones de invernadero, la inoculación en campo de microorganismos fitobenéficos está asociada con niveles variables de éxito.

La muerte de organismos en semillas inoculadas es uno de los factores importantes que contribuyen al fracaso de la respuesta a la inoculación en condiciones de campo.

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Referencias

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• Wikipedia: Azospirillum
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• ScienceDirect Topics: Azospirillum lipoferum (Agricultural and Biological Sciences)
• ScienceDirect Topics: Azospirillum lipoferum (Immunology and Microbiology)
• ScienceDirect Topics: Azospirillum (overview)
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