Algas Biotech Vegetal

Introducción

Teniendo en cuenta el incremento de la población mundial, existe el reto de aumentar la producción agrícola de la manera más sostenible posible para atenuar los efectos del cambio climático. Ya se ha comprobado que la utilización de agroquímicos sintéticos va en desacuerdo con la afirmación anterior, así pues se han de utilizar otras alternativas, como pueden ser los biofertilizantes.

Los biofertilizantes contienen microorganismos o son compuestos derivados de organismos como bacterias, hongos, o algas que incrementan la fertilidad química y biológica del suelo, así como estimulan el crecimiento de las plantas.

En éste estudio se evalúa especialmente la acción del alga Acutodesmus dimorphus sobre el potencial germinativo, como fertilizante foliar y acondicionante del suelo.  La planta objeto de estudio es Solanum lycopersicum var. Roma.

Metodología

Cultivo y cosecha del alga

La microalga se cultiva en biorreactores usando un medio de cultivo estándar para algas el BG-11 mezclado con aire al 1% de concentración en CO2. La biomasa se ha obtenido tras 14 días de cultivo mediante centrifugación, y posteriormente se ha congelado.  Para descongelar se usa primero un sistema de refrigeración a 4ºC durante 24 horas para posteriormente hacer un secado de la biomasa a -40ºC durante 48 horas. Finalmente se guarda la biomasa seca a una temperatura de 4ºC.

Se toma un kilogramo de biomasa seca y se suspende en agua destilada en una proporción de 150 g de biomasa por litro de agua destilada. Posteriormente se mezcla y se agita para que se separen las 2 fases, en ese momento en el que están separadas se introduce la fase de interés en un microfluidizador con el objeto de romper la pared celular y obtener el líquido intracelular. El extracto obtenido se centrifuga a 22ºC durante 10 min para separar el contenido intracelular del residuo de la biomasa. El sobrenadante se recupera en un matraz tapado con aluminio y se guarda en un refrigerador a 4ºC.

Semillas

Los extractos celulares se testaron para confirmar el aumento en la velocidad de germinación en las semillas gracias al alga objeto de estudio. El medio de cultivo se ha obtenido tras 14-dias con A .dimorphus en un fotobioreactorsiguiendo el proceso estipulado anteriormente.  Se han obtenido 2 muestras después de la centrifugación.

Cada tratamiento se ha llevado a cabo por triplicado con 10 semillas previamente esterilizadas y depositadas en una placa Petri con el medio de cultivo, durante 24 horas a 21ºC. Pasado el periodo de secado se introducen en otra placa Petri con 3 ml de agua destilada a 21ºC, teniendo en todo momento controladas las horas de luz y de oscuridad (16 luz 8 oscuridad). Se observa la germinación cada 24 horas y se cuentan las semillas germinadas midiendo la radícula (min 2 mm), además se miden otras variables como son las raíces laterales que han aparecido, el porcentaje de germinación, y energía de germinación (velocidad y vigor) .

Se realizan 10 tratamientos a diferentes concentraciones de alga, con un control sin ningún añadido, con objeto de medir la diferencia en el crecimiento de las semillas debido a la presencia del alga.

Tratamiento foliar

Este experimento busca demostrar el efecto del alga en la estimulación del crecimiento de la planta aplicado vía foliar. Para ello se han llevado a cabo aplicaciones en las plantas a diferentes concentraciones (5 + el control) de microalga. El procedimiento se hace por triplicado, cada planta recibe 2 aplicaciones 1 en el momento del trasplante y la otra 4 semana después.

Bifertilizador

Los experimentos se realizaron bajo condiciones de invernadero con temperaturas (28ºC) y humedad controladas (85% de humedad relativas). El cultivo de algas fue añadido en un suelo previamente esterilizado basado en una mezcla de vermiculita y turba.

El primer tratamiento se aplicó 22 días antes del trasplante de semillas y los otros 2 tratamientos en los que se aplicaron 2 concentraciones diferentes, se llevaron a cabo justo en el momento de realizar el trasplante.

Las plantas se dejaron crecer durante 8 semanas y se midió el número de flores, el de ramas y el número de frutos tempranos obtenidos, una de las plantas de cada experimento fueron escogidas al azar con el objeto de medir su peso en seco.

Resultados

Función bioestimulante

El S9, el medio de cultivo filtrado (S8), la dilución al 50% (S5) y al 100% (S7) son los tratamientos que desencadenaron una germinación más precoz, siendo esta 2 días antes que el grupo control. El S9 es el que más rápido reaccionó al tener la mitad de las semillas germinadas al tercer día. Al quinto día, la mayoría de las semillas habían germinado independientemente del tratamiento.

Todos los tratamientos tuvieron semillas que no germinaron excepto el S8 y S4. Se achaca este resultado a la no viabilidad de las semillas independientemente del tratamiento.

En cuanto a la energía de germinación, se obtuvo que a mayor concentración de extracto, mayor velocidad de germinación presentaban las semillas. Aunque el mayor porcentaje se obtuvo con el cultivo de A. dimorphus (S9), además de tener un mayor desarrollo de las raíces laterales.

Aplicación foliar

odos los tratamientos supusieron un mejor crecimiento de la planta en comparación con el grupo control. No obstante, el mejor tratamiento fue con una concentración del 50%, en el que se encontró una mayor ramificación, mejor desarrollo floral y mayor altura de la planta.  En cuanto al peso de la planta, los tratamientos 50, 75 y 100% mostraron grandes diferencias respecto al resto de tratamientos.

Biofertilizante edáfico

En cuanto a la acción biofertilizante, se muestra diferencias significantes entre los tratamientos realizados 22 días antes del trasplante y los tratamientos realizados en el momento del trasplante.

Entre los tratamientos anteriores al trasplante, hay diferencias entre el de 50g y el de 100g. El primero proporciona  una mayor ramificación y número de, y el segundo presenta flore un mayor número de frutos tempranos.  En los tratamientos realizados al momento del trasplante, sólo hay diferencias respecto al grupo control con el tratamiento de 100g, aunque no llega a alcanzar los resultados de los tratamientos previos al trasplante.  Cabe destacar que en cuanto al número de frutos, los tratamientos durante el trasplante  dan peores resultados que el grupo control. Aunque no se tiene el número total de frutos puesto que el experimento no dura todo el ciclo de cultivo. Esto puede ser debido a la inmovilización de nutrientes por parte de microorganismos.

Por otra parte, resultaron positivos todos los tratamientos  en cuanto a cantidad de biomasa respecto al grupo control, ya sea aérea o radicular, siendo superior los tratamientos antes del trasplante.

Conclusiones

La mayoría de los estudios sobre microalgas van enfocados a los compuestos bioactivos útiles para las farmacéuticas, nutrición…no obstante, tienen también un gran valor en la agricultura debido a sus altos contenidos en nutrientes y fitoreguladores de crecimiento.

En este estudio queda demostrado que la micro alga A.dimorphus, en diferentes tipos de aplicación y concentraciones, ayuda a la germinación de semillas de tomate y al crecimiento de la planta. La aplicación foliar del extracto celular proporciona mejores resultados en cuanto a asimilación de nutrientes respecto a la fertilización del suelo, no obstante existen diferentes factores que afectan a la efectividad del tratamiento, como puede ser la concentración óptima para no dañar las hojas, temperatura, humedad, radiación.

El hecho de que los tratamientos de biomasa anteriores al trasplante surjan un mayor efecto deja en evidencia que la biomasa necesita un proceso orgánico para que los nutrientes sean asimilables por la planta. En conclusión, se puede decir que queda mucho mundo de las microalgas por estudiar, y que pueden ser una alternativa para proteger la producción agrícola conllevando unos beneficios medioambientales y económicos para granjeros y productores de algas.