Revista de Investigación Cañetana
Universidad Nacional de Cañete, Perú
RIC 2(1),26-31 (2023)
Artículo de Revisión
DOI: https://doi.org/10.60091/ric.2023.v2n1.04
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Evaluación de la Efectividad de Cepas Nativas de Rizobios en la Producción de
Diferentes Especies de Leguminosas
Evaluation of the Effectiveness of Native Strains of Rhizobia in the Production of
Different Species of Legumes
Paul Fausto Lapa Unocc
Universidad Nacional de Cañete, Perú
paullapa1708@gmail.com ORCID:
https://orcid.org/0009-0001-1474-4890
Luz Melissa Laura Lucas
Universidad Nacional de Cañete, Perú
melissalauralucas20@gmail.com ORCID:
https://orcid.org/0009-0009-5154-8758
Rosaly Eveling Salazar Paucar
Universidad Nacional de Cañete, Perú
rosalyeveling2002@gmail.com ORCID:
https://orcid.org/0009-0007-7436-6258
Paola Ines Saldaña Barillas
Universidad Nacional de Cañete, Perú
paola241020@gmail.com ORCID:
https://orcid.org/0009-0004-3247-5032
Recepción: 03/11/2023
Aceptación: 18/12/2023
Publicación: 22/12/23
Resumen
Las leguminosas establecen una relación simbiótica con rizobios, bacterias que convierten el nitrógeno
atmosférico en formas útiles para las plantas. La investigación destaca la necesidad de alternativas sostenibles
debido al uso excesivo de fertilizantes químicos, que genera problemas como la salinidad del suelo y la
contaminación. La fijación biológica de nitrógeno a través de la simbiosis leguminosa-rizobio se presenta como
una estrategia eficiente para reemplazar los fertilizantes nitrogenados. La metodología se basa en una revisión
sistemática centrada en la evaluación de cepas nativas de rizobios y su impacto en la producción agrícola. Los
resultados muestran la eficacia de inoculantes con rizobios en cultivos como pallar, vainita, frijol, alfalfa y haba,
mejorando la nodulación y rendimiento, con aumentos notables en altura y peso. Ciertas cepas seleccionadas
mejoran la fijación de nitrógeno y la calidad del cultivo. Esta revisión orienta hacia futuras investigaciones con
rizobios, subrayando la simbiosis leguminosa-rizobio como clave para abordar desafíos de fertilizantes químicos
y desarrollar cepas específicas para mejorar la productividad agrícola.
Palabras clave: efectividad, leguminosas, cepas nativas, rizobios, producción.
Abstract
Legumes establish a symbiotic relationship with rhizobia, bacteria that convert atmospheric nitrogen into forms
useful for plants. The research highlights the need for sustainable alternatives due to the excessive use of
chemical fertilizers, which causes problems such as soil salinity and pollution. Biological nitrogen fixation through
legume-Rhizobium symbiosis is presented as an efficient strategy to replace nitrogen fertilizers. The methodology
is based on a systematic review focused on the evaluation of native rhizobia strains and their impact on
agricultural production. The results show the effectiveness of inoculants with rhizobia in crops such as pallar,
green beans, beans, alfalfa and broad beans, improving nodulation and yield, with notable increases in height
and weight. Certain selected strains improve nitrogen fixation and crop quality. This review guides future
research with rhizobia, highlighting the symbiosis between legumes and rhizobia as key to addressing the
challenges of chemical fertilizers and developing specific strains to improve agricultural productivity.
Keywords: effectiveness, legumes, native strains, rhizobia, production.
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1. Introducción
El ecosistema se compone de las conexiones entre
los componentes vivos y no vivos, que proporcionan
el sustento para la vida (Guzmán & Montero, 2021).
Las leguminosas constituyen una extensa categoría
de plantas de significativa relevancia a nivel global,
dado que pueden formar una asociación simbiótica
con bacterias conocidas como rizobios, las cuales
pueden transformar el nitrógeno atmosférico en
formas orgánicas que posteriormente se tornan
accesibles para su utilización. Varias leguminosas,
como las judías, tréboles, alfalfa y guisantes, tienen
la capacidad de establecer asociaciones simbióticas
con Rhizobium sp (Hernández et al., 2012). En las
raíces de estas plantas, se forman pequeñas
estructuras engrosadas conocidas como nódulos,
que albergan internamente bacteroides o rizobios.
Estos microorganismos, también llamados
organismos infectivos de raíces, desempeñan un
papel fundamental en esta simbiosis. El nitrógeno es
mayoritariamente un gas en la naturaleza,
representando el 79% de la atmósfera. Sin embargo,
las plantas y animales no pueden aprovecharlo
mientras esté en el aire debido a su incapacidad para
capturarlo y usarlo (Cuadrado et al., 2009).
Afortunadamente, existen microorganismos que
pueden tomar ese nitrógeno atmosférico y
convertirlo en compuestos que pueden ser
fácilmente aprovechados, especialmente por las
plantas leguminosas.
El aumento en la aplicación de fertilizantes
minerales en la agricultura se atribuye a la creciente
necesidad de alimentos a nivel global (Fernández,
2022). No obstante, esta situación ha ocasionado un
incremento en la salinidad del suelo en la
agricultura, una disminución en la capacidad de las
plantas para captar nutrientes y una escasez de las
materias primas necesarias para fabricar
fertilizantes, lo que conlleva amenazas para la
producción de estos insumos. En los últimos años, el
uso excesivo de fertilizantes químicos ha surgido
como una de las razones principales detrás de la
degradación del suelo (Rodriguez & Longa, 2021).
Paralelamente, la aplicación de abonos orgánicos en
la agricultura es limitada, y se observa una falta de
comprensión generalizada en cuanto a los niveles de
contaminación y la gestión ambiental adecuada en
la producción de cultivos. El uso excesivo de
nitrógeno trae graves consecuencias para la salud
humana, ya que lamentablemente existe la
posibilidad de desarrollar metahemoglobinemia y
procesos cancerígenos como resultado del consumo
regular de agua contaminada con nitrato (Martínez,
2009). Dado el elevado precio de los fertilizantes
ricos en nitrógeno, una alternativa viable para
aumentar la rentabilidad de este cultivo consiste en
potenciar la capacidad de simbiosis del frijol con la
bacteria Rhizobium (Acuña & Uribe, 2016).
La mejora de la productividad en cultivos de
leguminosas se logra de manera ecológica y
biológicamente eficiente a través de la fijación
biológica de nitrógeno (FBN); este proceso implica
una asociación simbiótica con rizobios, que forman
nódulos en las raíces de las plantas (Álvarez, 2022);
esta asociación contribuye significativamente a la
absorción de nitrógeno, ofreciendo la posibilidad de
reemplazar de manera efectiva el uso de
fertilizantes nitrogenados.. Se han llevado a cabo
diversos estudios y experimentos en todo el mundo
sobre el uso de cepas nativas de Rhizobium; en la
presente investigación, se abordará y recopilará
datos sobre cómo el uso de estos microorganismos
beneficiosos tiene influencia en la producción de
diferentes cultivos de leguminosas.
2. Desarrollo
2.1. Metodología
La metodología implica una revisión sistemática de
artículos científicos provenientes de repositorios
reconocidos, incluyendo Scopus, World Wide
Science, SciELO y Google Académico. Estos
repositorios contienen investigaciones que han sido
sometidas a revisión por expertos de manera
anónima, lo que asegura una alta confiabilidad en la
calidad de los trabajos debido a los estrictos
procesos de investigación involucrados. A pesar de
que este estudio no es un artículo original, se llevó a
cabo una minuciosa recopilación y análisis de
investigaciones previas en el mismo campo
temático. El enfoque principal de esta revisión se
enfocó en evaluar la eficacia de las cepas nativas de
rizobios en la simbiosis con leguminosas y su
impacto en la producción agrícola.
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Para la búsqueda, se emplearon palabras clave
específicas; como "efectividad", "leguminosas",
"cepas nativas", "rizobios" y "producción". Estas
palabras clave fueron seleccionadas
cuidadosamente para asegurar que los resultados
estuvieran directamente vinculados al tema de
interés. El período de tiempo seleccionado para la
búsqueda abarcó desde el año 2005 hasta el 2022,
con un énfasis particular en los últimos cinco años.
Esta selección permitió recopilar información
actualizada y relevante en el campo de estudio,
teniendo en cuenta los avances más recientes en la
investigación.
Cada material bibliográfico obtenido durante la
búsqueda fue sometido a un análisis detallado y
luego sintetizado para su inclusión en el contexto de
la revisión propuesta. Este enfoque permitió evaluar
la calidad, metodología y resultados de cada
artículo, con el objetivo principal de presentar los
hallazgos más relevantes y significativos de manera
clara y coherente. Al utilizar una amplia gama de
buscadores y palabras clave relevantes, esta revisión
aseguró una cobertura completa y diversa de la
literatura científica pertinente al tema. El análisis y
la síntesis de cada artículo permitieron obtener una
visión global y coherente de los avances y hallazgos
en la comprensión de la efectividad de la simbiosis
entre leguminosa y rizobios, así como su influencia
en la agricultura.
2.2. Resultados
La interacción entre rizobios y leguminosas implica
un intercambio complejo de señales, vital para todo
el proceso simbiótico. Las leguminosas secretan
flavonoides que son reconocidos por bacterias
compatibles, desencadenando la expresión de sus
genes Nod. De acuerdo con Nápoles et al. (2016)
estos genes dirigen la síntesis y exportación de
lipoquitooligosacáridos, conocidos como factores
Nod. Estos factores activan procesos como la
infección, la iniciación de la división celular en la raíz
y, finalmente, la formación del nódulo. Además,
desempeñan un papel crucial en la fijación biológica
del nitrógeno, puesto que una combinación precisa
de estas señales es esencial para una simbiosis
eficiente.
Impacto de Inoculantes en la Microbiología de
Cultivo de Pallar.
Se reconoce la importancia de buscar soluciones
sostenibles a los problemas asociados con los
fertilizantes y pesticidas convencionales en la
agricultura. Pues, estos productos tienen costos
significativos para los agricultores y pueden tener
efectos perjudiciales en el medio ambiente. Para
abordar este problema, se investiga el uso de
inoculantes que contienen cepas de bacterias de los
géneros Rhizobium y BradyRhizobium en
combinación con leguminosas, como una estrategia
biotecnológica prometedora para mejorar la
producción vegetal y reducir los efectos secundarios
asociados con los métodos tradicionales de
fertilización y el control de plagas. De acuerdo con
Ramos & Zuñiga (2008), en sus estudios utilizaron
tratamientos con inoculantes rizobianos,
codificados como cepa BradyRhizobium PSNC4N2 y
cepa BradyRhizobium PCYGIVN. En términos de
materia seca vegetal, los tratamientos que
involucraron la inoculación con BradyRhizobium
PSNC4N2 mostraron los valores más altos durante el
período entre la floración y la madurez de las vainas;
lo cual sugieren el potencial positivo de la
inoculación con cepas específicas de bacterias para
mejorar el rendimiento de las leguminosas. La
interacción de las cepas BradyRhizobium PSNC4N2 y
PCYGIVN3 mostraron un efecto positivo en la
actividad microbiana en la rizósfera del cultivo de
Phaseolus lunatus var. sieva y en el aumento de la
materia seca de las plantas, lo que sugiere su
utilidad como biofertilizante en la agricultura.
Inoculación con Rhizobium etli en el Rendimiento
del Cultivo de Vainita.
Se tiene conocimiento, que se han aislado rizobios
en todo el mundo, incluyendo especies que forman
simbiosis con el frijol común y son eficientes en la
fijación de nitrógeno. La inoculación con Rhizobium
y estiércol mejora la productividad en leguminosas
de grano, especialmente para agricultores que no
usan fertilizantes inorgánicos. La vainita es un
cultivo relevante, por ello se han realizado
investigaciones de biofertilización con R. etli en este
cultivo. El estudio realizado por Chipana et al. (2017)
determinó la influencia de la inoculación con
diferentes concentraciones de R. etli en el
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rendimiento de la vainita como alternativa a la
fertilización química; se usó la cepa de R. etli 188-03;
el cual sirvió para mejorar significativamente la
nodulación, el rendimiento y el número de vainas en
las plantas de vainita. Resaltando, que la
concentración más alta de inoculante (2.5 x 10^9
células por gramo de suelo) mostró los mejores
resultados.
Simbiosis de cepas de Rhizobium en variedades de
Cultivo de frijol.
El cultivo de frijol muestra una alta variabilidad en su
capacidad para nodular y fijar nitrógeno, lo que ha
llevado a la investigación en la simbiosis frijol-
Rhizobium. La especificidad de las cepas bacterianas
es crucial en esta relación, y la presencia de rizobios
efectivos y compatibles en el suelo es esencial para
la fijación de nitrógeno. En el experimento realizado
por Cantaro et al. (2019) se utilizaron cuatro
variedades comerciales de frijol común, en donde
también se emplearon dos cepas de Rhizobium sp.,
denominadas LMT10 y LMT15. Las variedades que
recibieron la inoculación con las cepas de Rhizobium
mostraron un incremento en el rendimiento y el
número de nódulos en comparación con las que no
fueron inoculadas o que recibieron fertilización con
nitrógeno. Se destaca que la cepa LMT10 demostró
un mejor desempeño al obtener mayores valores en
altura, peso fresco de follaje, peso fresco de raíces y
peso seco de follaje.
Influencia de la inoculación con rizobios en la
producción de alfalfa.
Un elevado contenido de proteínas en las plantas de
alfalfa aumenta la demanda de nitrógeno, lo que
puede tener efectos negativos como la pérdida de
fertilidad del suelo o la limitación del crecimiento, a
menos que exista un sistema eficiente de reciclaje
de nitrógeno y fijación biológica de nitrógeno (FBN).
Por lo tanto, según Toniutti & Fornasero (2020) la
inoculación de alfalfa con cepas seleccionadas de
Ensifer meliloti, un rizobio específico, es
recomendable para mejorar la fijación biológica de
nitrógeno, la producción y la calidad del cultivo; en
compañía con la fertilización fosfatada al momento
de la siembra de alfalfa. Pues se ha revelado que el
uso de la Cepa B 399 INTA de E. meliloti tienen un
impacto significativo en la nodulación y la
producción de alfalfa en diferentes etapas de
desarrollo del cultivo, esto subraya la importancia
de gestionar adecuadamente estos factores para
maximizar el rendimiento de la alfalfa.
Evaluación de Variantes de Rhizobium en el cultivo
de Vicia faba L.
La planta de haba tiene la capacidad de poder fijar
nitrógeno atmosférico gracias a su asociación
simbiótica con bacterias del género Rhizobium; sin
embargo, la cantidad de nitrógeno fijado puede
cambiar debido a factores como la competencia
bacteriana, el genotipo de la planta y las condiciones
del suelo. A pesar de esta capacidad, el uso de
Rhizobium en el cultivo de haba presenta desafíos,
ya que estas bacterias tienden a ser promiscuas y se
requiere encontrar cepas efectivas. En
investigaciones llevado a cabo por Nuñez et al.
(2005) se emplearon cuatro cepas de Rhizobium que
tuvieron un impacto notable en la producción y
calidad de los granos del cultivo de haba. Se observó
una mejora en la longitud y cantidad de vainas, así
como en el rendimiento de vainas verdes. No
obstante, no se encontraron diferencias
significativas en la altura de la planta, el número de
granos por vaina y el contenido de proteína en el
grano seco entre los diversos tratamientos.
La aplicación de cepas nativas de rizobios en las
leguminosas, no solo aumenta la productividad de
esta leguminosa, sino que también mejora la calidad
del suelo y disminuye la necesidad de utilizar
fertilizantes nitrogenados en sistemas agrícolas
sostenibles. El uso de un inoculante bacteriano
formulado con la cepa nativa de rizobios resulta en
un notable aumento tanto en el desarrollo como en
la producción agrícola del cultivo, lo cual respalda la
posibilidad de poner en práctica la interacción
rizobios-leguminosa (Granda et al., 2017).
3. Conclusiones
La simbiosis entre leguminosas y rizobios, que
facilita la fijación biológica de nitrógeno, es esencial
para la salud de las plantas. Frente a los problemas
asociados con el uso excesivo de fertilizantes
químicos, la inoculación con cepas nativas de
rizobios se presenta como una alternativa
prometedora. Estudios demuestran que esta
práctica mejora la actividad microbiana, la
nodulación y el rendimiento en cultivos como la
vainita y el frijol común. La investigación destaca la
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importancia de esta simbiosis en diversos cultivos de
leguminosas, incluyendo alfalfa y haba. La revisión
sistemática de la literatura científica proporciona
una visión completa de la efectividad de las cepas de
rizobios en diferentes contextos agrícolas. Se
subraya la necesidad de investigaciones continuas
para desarrollar cepas específicas y promover
prácticas agrícolas sostenibles. En conclusión, la
simbiosis leguminosas - rizobios emerge como una
estrategia clave para mejorar la productividad
agrícola y abordar los desafíos vinculados a los
fertilizantes químicos.
Agradecimientos
Se agradece a la Universidad Nacional de Cañete por
proporcionar facilidades y acceso para la publicación
del artículo de revisión en su repositorio, así como
por impulsar la investigación estudiantil. De igual
manera, se expresa gratitud al equipo de trabajo por
la confraternidad y la cooperación mutua en los
proyectos realizados.
Declaración de consentimiento informado
Se contó con la aprobación informada de todos los
participantes que formaron parte de la
investigación.
Conflictos de interés
No existe ninguna declaración de conflictos de
interés.
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