Potencial de la inhibición biológica (IBN) en forrajes tropicales

Abstract

La pérdida de nitrógeno en el suelo por efecto de una alta nitrificación es un serio problema económico y ambiental. El nitrógeno sale rápidamente del sistema provocando la perdida de fertilizantes aplicados, emanación de gases de efecto invernadero (óxido nitroso) y contaminación de cuerpos de agua por lixiviación de nitrato. El pasto tropical Brachiaria humidicola exuda compuestos orgánicos que inhiben la nitrificación en el suelo. Esta capacidad es conocida como Inhibición Biológica de la Nitrificación (IBN) y tiene un gran potencial para ser aplicado en la recuperación de suelos, disminución de la polución ambiental asociada con la agricultura y mejora del uso eficiente del nitrógeno de los cultivos. En el presente estudio se estandarizaron dos metodologías para estudiar el IBN en B.humidicola con aplicabilidad a otros cultivos. Se estimó el potencial IBN de plantas a través de extractos de raíces usando el bioensayo, se evaluó el efecto de este potencial en la comunidad de nitrificantes a través de la determinación de tasas de nitrificación por incubación de suelo, y se validaron los resultados en genotipos contrastantes para el IBN cuantificando las comunidades nitrificantes del suelo a través de qPCR, usando el gen amoA como marcador funcional. De esta manera, usando una población biparental de B.humidicola (CIAT16888 x CIAT26146) se identificó una alta diversidad genética asociada con el IBN propia de un carácter cuantitativo. Además se identificaron híbridos promisorios para iniciar programas de mejoramiento genético con miras a explotar el IBN y se contribuyó al entendimiento de las bases biológicas que suman evidencias para una mejor comprensión del fenómeno IBN. Por último Se confirmó que el IBN de B.humidicola es eficiente y podría mitigar el impacto de la contaminación por nitrógeno sobre el medio ambiente.

//Abstract: Soil nitrogen (N) loss due to rapid nitrification (oxidation of ammonium to nitrate) is a serious problem with economic and environmental implications. As a result, a large proportion of N fertilizers applied to crops are lost to the environment via nitrate leaching and nitrous oxide emissions. The tropical pasture grass Brachiaria humidicola (Bh) exudes organic molecules from roots that inhibit the soil nitrification process. This ability, termed biological nitrification inhibition (BNI), has great potential for restoration of soil fertility, reduction of nitrogen pollution from agriculture, and improvement of nitrogen use efficiency. In the present study, two methodologies were standardized to quantify the intrinsic BNI-potential of plant genotypes. The BNI potential from root extracts was determined by a bioassay method and the effect of this potential in the soil was determined by the quantification of nitrification rates through soil incubation. Additionally, the results were validated by the quantification of nitrifying microorganism through qPCR, using the amoA gene as a functional marker. The BNI potential was measured in 121 hybrid progeny of a bi-parental population constructed from a cross between Bh germplasm accessions of CIAT 26146 x CIAT 16888, differing in BNI-potential (mediumhigh and high, respectively). The capacity for BNI in mapping population was normally distributed indicating that the trait is quantitatively inherited. Results from this study indicated that using three different phenotyping methods it is possible to identify promising Bh hybrids to assist the on-going Brachiaria breeding efforts. This study also contributed towards establishing correlations among BNI capacity in roots, soil nitrification rates and the amount of nitrifying microorganisms present in the soil