Cómo el lupino blanco contribuye a reciclar el nitrógeno y el fósforo del suelo
El nitrógeno atmosférico (N2) representa aproximadamente el 78% de los gases que rodean el planeta. Es un gas inerte que puede fijarse en amoniaco (NH3) ya sea industrialmente (proceso Haber-Bosch), o biológicamente en presencia de un complejo enzimático conocido como nitrogenasa. Este complejo enzimático es característico de ciertas bacterias de vida libre (ej. Azotobacter), y de bacterias que se asocian de manera simbiótica (ej. Rhizobium, Bradyrhizobium) principalmente con especies leguminosas como el lupino blanco (Lupinus albus). Una vez que estas bacterias infectan las raíces del lupino, su colonización induce la formación de nódulos en el sistema radical cuya coloración rojiza en el interior es evidencia de la funcionalidad de este complejo enzimático.
La habilidad del lupino blanco para fijar N2 le permite a la especie producir prácticamente todo el nitrógeno necesario para su crecimiento y desarrollo, en ambientes de producción sin restricciones para la planta y la bacteria. Esta habilidad está principalmente condicionada a la presencia de molibdeno y cobalto, entre aquellos elementos minerales potencialmente deficitarios en suelos ácidos del sur de Chile (pH 5-6).
Además de su contribución a la economía del nitrógeno, el lupino blanco tiene la capacidad de solubilizar el fósforo (P) retenido en el suelo. Esta capacidad se induce en suelos deficientes en P, de manera que se activa sólo cuando es necesario para la nutrición de la planta. En estas situaciones, en la planta se induce un tipo particular de raíces laterales, conocidas como raíces proteoideas, las que se han especializado en la síntesis y excreción de citrato en el suelo.
El citrato es un ácido orgánico con afinidad por metales como el aluminio (Al) y el hierro (Fe) a los cuales está químicamente unido el P en suelos ácidos. Como consecuencia, y una vez exudado, mediante reacciones de intercambio el citrato se une al Al3+ y al Fe3+ liberando el P en la rizósfera [1].
El nombre de raíces proteoideas deriva de la familia Proteaceae, donde primero se describieron. Seis especies de esta familia se ha identificado en nuestro país, entre las cuales se incluye el notro (Embothrium coccineum) y el avellano (Gevuina avellana) [2]. Todas estas especies se han adaptado a suelos bajos en P disponible. Lo mismo sucede con el lupino blanco, en donde el mecanismo de solubilización de P se expresa con mayor intensidad entre las especies de lupino cultivadas comercialmente en Chile.
La habilidad para fijar el N2 y solubilizar el P retenido en los suelos posicionan al L. albus como una especie modelo en la sostenibilidad de los sistemas de producción de suelos ácidos. Esta sostenibilidad está condicionada a una rotación de cultivos que, además de su impacto sobre aspectos fitosanitarios, permita reducir la potencial acidificación del suelo derivada de la excreción de protones asociada a ambas estrategias adaptativas.
PHLOEM, Diciembre de 2016
Referencias
- Peñaloza E, Corcuera L, Martínez J. 2002. Spatial and temporal variation in citrate and malate exudation and tissue concentration as affected by P stress in roots of white lupin. Plant & Soil 241: 209-221.
- Marticorena C, Quezada M. 1985. Catálogo de la flora vascular de Chile. Gayana Botánica 42 (1-2): 157.