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La interacción de las raíces con un hongo común del suelo cambia la expresión genética de los cultivos de arroz, desencadenando un crecimiento que permite a la planta absorber más nutrientes.

Además de causar el crecimiento extra de raíces, 'mycorrhizal fungus' también se enreda a sí mismo dentro de las raíces de los cultivos a nivel celular, floreciendo dentro de las células individuales de la planta. El hongo desarrolla zarcillos delgados llamados hifas que se extienden en los alrededores del suelo e inyectan nutrientes, el fosfato, en particular, directamente al corazón de las células vegetales.

Las plantas 'colonizadas' por los hongos consiguen entre un 70 y un 100 por ciento de su fosfato directamente de estos zarcillos del hongo, un enorme impulso mineral que eventualmente puede mitigar la necesidad de los agricultores de saturar los campos de cultivo con fertilizantes de fosfato para asegurar el máximo rendimiento, según este trabajo, publicado en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

La esperanza es que los hongos micorrícicos podrían algún día actuar como biofertilizantes que en última instancia reemplacen la necesidad de extraer fosfato desde el suelo como fertilizante industrial. Encontrar una alternativa a las minas de fosfato es un problema crítico ya que no sólo el fertilizante resultante es un contaminante, provocando el crecimiento de algas que ahoga los suministros de agua, sino que las grandes minas de fosfato están ahora agotadas hasta el punto en que se espera que se agoten en el próximos 30 a 50 años, con una posible crisis de fosfato, según predicen muchos expertos.

Uno de los autores de este trabajo, Uta Paszkowski, del Departamento de Ciencias Vegetales de Cambridge, cree que la gran pregunta es saber cómo hacer uso de la capacidad biofertilizante de la simbiosis micorriza en los métodos de cultivo más intensivos. "Necesitamos alternativas al fertilizante fosfato si vamos a alimentar la creciente población" señala.

"Los cereales como el arroz, el trigo y el maíz son los cultivos más importantes del mundo, alimentando a millones de personas cada día. Los hongos micorrícicos tienen una relación mutualista con las plantas, incluidos los cereales, que se remonta a los primeros días de vida de las plantas en la tierra, antes de que se 'inventaran' las raíces. Al analizar esta antigua y común relación estamos ganando puntos de vista que podrían utilizarse para criar cultivos con las mejores propiedades arquitectónicas y simbióticas posibles en la raíz, tendiendo hacia cultivos de diseño con producciones muy altas de los alimentos", señala.

La nueva investigación es pionera al examinar las raíces del sistema radicular de las plantas de arroz a nivel molecular, porque el arroz se puede utilizar como un modelo para los cultivos de cereales en general. La 'arquitectura' de la raíz del cereal implica unas pocas raíces grandes, llamadas raíces de la corona, que actúan como un andamio desde el que todas las raíces laterales, más pequeños se reparten en las diferentes capas de la tierra, que contienen los distintos nutrientes.

Los investigadores encontraron que las plantas colonizadas por hongos micorrizas tienen una expresión genética diferente que hace que las paredes de las células dentro de las raíces de la corona se suavicen, provocando el crecimiento de muchas raíces laterales más que son capaces de absorber más nutrientes, contribuyendo a una planta más sana con un rendimiento más alto.

Esto es además del fosfato proporcionado por las hifas de los zarcillos de los hongos, que en efecto actúan como raíces adicionales en sí mismas (a cambio, el hongo obtiene sus carbohidratos de la planta).

El arroz crece mejor en los campos de arroz altamente irrigados, pero hay muchas partes del mundo en las que esto no es una opción, y el 40 por ciento de la superficie mundial de cultivo de arroz es eb "seco". Sin embargo, la relación planta-hongos que genera cultivos mejorados en realidad funciona mejor en ambientes secos. Los hongos micorrícicos podrían ser de gran beneficio para aquellos que dependen de los cultivos de arroz secos en algunas de las zonas más pobres de Asia y el África subsahariana.

El principal obstáculo para los investigadores es superar la autorregulación de las plantas, lo que significa que los hongos no pueden probarse a escala industrial junto a fertilizantes tradicionales.

"Las plantas controlan su propio estado nutricional. Si una planta tiene suficiente fosfato, no permitirá que el hongo entre en la raíz por lo que en este momento es uno u otro. Estamos trabajando en maneras de eludir este bloqueo para poder permitir que la simbiosis contribuya a mejores prácticas agrícolas en los países desarrollados", adelanta Paszkowski.

Los hongos micorrícicos son muy comunes en todos los suelos de todo el mundo y son un ingrediente en muchos 'bio' alimentos de plantas que se encuentran en centros de jardinería nacionales, pero aún no se han utilizado para la agricultura industrial.