Microbiota asociada a plantaciones agroforestales de cacao y su impacto en la tolerancia al estrés abiótico
DOI:
https://doi.org/10.24054/cyta.v8i1.2877Keywords:
diversidad de microorganismos, simbiosis, sostenibilidad, resiliencia, productividadAbstract
Este estudio exploró la relación simbiótica entre la microbiota y las plantaciones agroforestales de cacao,
centrándose en cómo esta interacción mejora la tolerancia al estrés abiótico, incluyendo condiciones adversas
como sequías, salinidad y cambios climáticos. Se utilizó una metodología sistemática de revisión de literatura en
la que se seleccionaron artículos de bases de datos académicas con criterios de inclusión específicos para garantizar
la relevancia y calidad de la información analizada. La investigación destacó cómo la diversidad y presencia de
microorganismos en el suelo contribuyen significativamente a la resistencia del cacao mediante la mejora en la
absorción de nutrientes, fortalecimiento del sistema radicular, y activación de respuestas fisiológicas. Estos
mecanismos resaltan la capacidad de las plantaciones de cacao para enfrentar el estrés abiótico y sugieren la
importancia de promover tales interacciones para el desarrollo sostenible del cultivo bajo condiciones ambientales
variables. Además, se discutieron las implicaciones prácticas para la gestión agrícola, enfocando en la promoción
de la salud y diversidad de la microbiota del suelo a través de prácticas agronómicas sostenibles y la utilización de
microorganismos benéficos. Estas estrategias son vitales no solo para la producción de cacao sino también para la
seguridad alimentaria global. En conclusión, el estudio ofrece evidencia que respalda la implementación de
estrategias de manejo más eficaces y sostenibles que mejoran la productividad y resiliencia de los sistemas
agroforestales en respuesta al cambio climático y otras presiones ambientales, contribuyendo así al mantenimiento
de la sostenibilidad agrícola y ecológica.
Downloads
References
Alori, E. T., Glick, B. R., & Babalola, O. O. (2017). Microbial phosphorus solubilization and its potential for use in sustainable agriculture. Frontiers in Microbiology, 8, 971.
Altieri, M. A., & Nicholls, C. I. (2017). Agroecología: bases científicas para una agricultura sustentable. Nordan Comunidad.
Ashraf, M., & Foolad, M. R. (2007). Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany, 59(2), 206-216.
Badri, D. V., Weir, T. L., van der Lelie, D., & Vivanco, J. M. (2009). Rhizosphere chemical dialogues: plant– microbe interactions. Current Opinion in Biotechnology, 20(6), 642-650.
Baldani, J. I., Rouws, L., Cruz, L. M., et al. (2014). The Family Rhizobiaceae. In Rosenberg, E., DeLong, E. F., Lory, S., Stackebrandt, E., & Thompson, F. (Eds.), The Prokaryotes: Alphaproteobacteria and Betaproteobacteria. Springer.
Baltruschat, H., Fodor, J., Harrach, B. D., Niemczyk, E., Barna, B., Gullner, G., Janeczko, A., & Kogel, K. H. (2008). Salt tolerance of barley induced by the root endophyte Piriformospora indica is associated with a strong increase in antioxidants. New Phytologist, 180(2), 501-510.
Barrios, E., González-Espinosa, M., & Williams-Linera, G. (2021). Agroforestry and restoration of cloud forest landscapes in tropical mountain regions. In Agroforestry Landscapes for Mountain Communities (pp. 173-188). Springer, Cham.
Barea, J. M., Toro, M., Orozco, M. O., Campos, E., & Azcón, R. (2005). The application of isotopic (32P and 15N) dilution techniques to evaluate the interactive effect of phosphate-solubilizing rhizobacteria, mycorrhizal fungi and Rhizobium to improve the agronomic efficiency of rock phosphate for legume crops. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 73(2-3), 41-52.
Berendsen, R. L., Pieterse, C. M. J., & Bakker, P. A. H. M. (2012). The rhizosphere microbiome and plant health. Trends in Plant Science, 17(8), 478-486.
Berendsen, R. L., Pieterse, C. M. J., & Bakker, P. A. H. M. (2018). The rhizosphere microbiome and plant health. Trends in Plant Science, 23(6), 478-486.
Berruti, A., Lumini, E., Balestrini, R., & Bianciotto, V. (2016). Arbuscular mycorrhizal fungi as natural biofertilizers: let's benefit from past successes. Frontiers in Microbiology, 6, 1559.
Bonfante, P., & Genre, A. (2010). Mechanisms underlying beneficial plant–fungus interactions in mycorrhizal symbiosis. Nature Communications, 1(1), 48.
Bulgarelli, D., Schlaeppi, K., Spaepen, S., van Themaat, E. V. L., & Schulze-Lefert, P. (2013). Structure and functions of the bacterial microbiota of plants. Annual Review of Plant Biology, 64, 807–838.
Bunn, C., Läderach, P., Ovalle Rivera, O., Kirschke, D. (2018). A bitter cup: climate change profile of global production of Arabica and Robusta coffee. Climatic Change, 129(1–2), 89–101.
Bunn, C., Läderach, P., Rivera, O. O., et al. (2015). Predicting the impact of climate change on the cocoagrowing regions in Ghana and Côte d'Ivoire. Climatic Change, 119(3-4), 841-854.
Castellanos González, L., González Pedraza, A. F., & Capacho Mogollón, A. (2019). Influencia de los sistemas agroforestales del Proyecto Plantar sobre la macrofauna del suelo [Influence of agroforestry systems of the Plantar Project on soil macrofauna]. Revista Bistua, 17(3), 105-116. file:///C:/Users/ANA%20GONZALEZ/Downloads/admin,+12.+Influencia+de+los+sistemas+agroforestales1.pdf
Caporaso, J. G., Lauber, C. L., Walters, W. A., et al. (2012). Ultra-high-throughput microbial community analysis on the Illumina HiSeq and MiSeq platforms. ISME Journal, 6(8), 1621-1624.
Cruz-Martínez, K., Rosling, A., Zhang, Y., et al. (2012). Effect of rainfall-induced soil heterogeneity on the diversity of soil bacteria. Applied and Environmental Microbiology, 78(20), 7687–7695.
Dimkpa, C. O., Singh, U., Adisa, I. O., Bindraban, P. S., & Elmer, W. H. (2019). Garí, a fermented cassava product, increases plant growth promotion abilities of native endophytic bacteria and decreases aluminum phytotoxicity. Applied Soil Ecology, 144, 110–118.
Durán, P., Thiergart, T., Garrido-Oter, R., Agler, M., Kemen, E., Schulze-Lefert, P., & Hacquard, S. (2018). Microbial interkingdom interactions in roots promote Arabidopsis survival. Cell, 175(4), 973-983.
FAO. (2017). Agroecología: Principios y estrategias para el diseño y la gestión de sistemas agrícolas sostenibles. Recuperado de http://www.fao.org/3/a-i7463s.pdf
Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D., & Basra, S. M. A. (2009). Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development, 29(1), 185-212.
Fierer, N., Bradford, M. A., & Jackson, R. B. (2007). Toward an ecological classification of soil bacteria. Ecology, 88(6), 1354-1364.
Fotopoulos, V., Gilbert, M. J., Pittman, J. K., et al. (2013).The monoterpene limonene in orange peels attracts pests and microorganisms. Plant Signaling & Behavior, 8(9), e30530.
García-Oliva, F., Masera, O. R., & Moreno, J. M. (2020). El cambio de uso de suelo y las emisiones de CO2: desafíos y oportunidades para la mitigación. Investigación Ambiental, 12(1), 13-25.
García-Salamanca A, Molina-Henares MA, van Dillewijn P, et al. (2013) Bacterial diversity in the rhizosphere of maize and the surrounding carbonate-rich bulk soil. Microbial Biotechnology, 6(1), 36-44.
Giller, K. E., Witter, E., Corbeels, M., et al. (2011). Conservation agriculture and smallholder farming in Africa: The heretics’ view. Field Crops Research, 124(3), 229-245.
Glick, B. R. (2012). Plant growth-promoting bacteria: mechanisms and applications. Scientifica, 2012, 963401.
Glick, B. R. (2014). Bacteria with ACC deaminase can promote plant growth and help to feed the world. Microbiological Research, 169(1), 30-39.
Gómez-Baggethun, E., de Groot, R., Lomas, P. L., & Montes, C. (2013). The history of ecosystem services in economic theory and practice: From early notions to markets and payment schemes. Ecological Economics, 120, 289-297.
González García, H., González-Pedraza, A. F., Pineda, M., Escalante, H., Rodríguez Yzquierdo, G. A., & Soto Bracho, A. (2021). Microbiota edáfica en lotes de plátano con vigor contrastante y su relación con propiedades del suelo. Bioagro, 33(2), 143-148. https://doi.org/10.51372/bioagro332.8
González-García, H., González-Pedraza, A. F., RodríguezYzquierdo, G., León-Pacheco, R., & BetancourtVásquez, M. (2021). Vigor en plantas de plátano (Musa AAB cv. Hartón) y su relación con características físicas, químicas y biológicas del suelo. Agronomía Costarricense, 45(2), 115-134. https://dx.doi.org/10.15517/rac.v45i2.47772
González García, H., González-Pedraza, A. F., Atencio, J., & Soto, A. (2021). Evaluación de calidad de suelos plataneros a través de la actividad microbiana en el sur del lago de Maracaibo, estado de Zulia, Venezuela [Evaluation of quality of banana soils through microbial
activity in the south the lake of Maracaibo, Zulia state, Venezuela]. Revista de la Facultad de Agronomía (LUZ), 38(2), 216-240. https://doi.org/10.47280/RevFacAgron(LUZ).v38.n2.01
González-Pedraza, A., Atencio, J., Cubillán, K., Almendrales, R., Ramírez, L., & Barrios, O. (2014). Actividad microbiana en suelos cultivados con plátano (Musa AAB subgrupo plátano cv. Hartón) con diferente vigor de plantas. Revista de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Zulia, 31(Supl.), 526-538.
González-Pedraza Ana Francisca; Castellanos González L; Capacho Mogollón A.E. (2023). Influencia de tres modelos agroecológicos sobre la calidad del suelo en el municipio de Ocaña, Norte de Santander. Primera edición, Colección Ciencias Pecuarias y Agronomía© Sello Editorial Unipamplona. Pamplona. Universidad de Pamplona.189 p. https://books.unipamplona.edu.co/index.php/editorial/catalog/book/56
Hanumantharao, B., Natarajan, S., & Babu, S. (2020). Colonization of heat-tolerant endophytic fungi confers thermotolerance to Theobroma cacao. Journal of Applied Microbiology, 129(3), 624-634.
Hartmann, A., Schmid, M., van Tuinen, D., & Berg, G. (2008). Plant-driven selection of microbes. Plant and Soil, 321(1–2), 235-257.
Hasanuzzaman, M., Nahar, K., Gill, S. S., Alharby, H. F., Razafindrabe, B. H. N., & Fujita, M. (2017). Hydrogen peroxide pretreatment mitigates cadmium-induced oxidative stress in Brassica napus L.: An intrinsic study on antioxidant defense and glyoxalase systems. Frontiers in Plant Science, 8, 115.
Jiménez-Jiménez, R. A., Rendón-Rendón, M. C., ChávezPérez, L. M. & Soler Fonseca, D. M. (2019). La polarización de los sistemas de producción pecuaria en México. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 4(1), 31-39. https://ojs.unipamplona.edu.co/index.php/rcyta/article/view/981/1118
Köberl, M., Müller, H., Ramadan, E. M., et al. (2011). Bacillus and Streptomyces were selected as broadspectrum antagonists against soilborne pathogens from arid areas in Egypt. FEMS Microbiology Letters, 320(1), 9-16.
Lauber, C. L., Hamady, M., Knight, R., & Fierer, N. (2008). Pyrosequencing-based assessment of soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale. Applied and Environmental Microbiology, 75(15), 5111-5120.
Lima Júnior, N. R., Do Carmo, J. B., Poloni, S., et al. (2020). Rhizosphere colonization and growth promotion of cacao (Theobroma cacao L.) by salt-tolerant endophytic bacteria. Biological Control, 151, 104384.
Mendes, R., Garbeva, P., & Raaijmakers, J. M. (2011). The rhizosphere microbiome: significance of plant beneficial, plant pathogenic, and human pathogenic microorganisms. FEMS Microbiology Reviews, 37(5), 634-663.
Meinhardt, L. W., Rincones, J., Bailey, B. A., et al. (2008). Moniliophthora perniciosa, the causal agent of witches’ broom disease of cacao, is a hemibiotrophic fungus. Mycologia, 100(6), 147-155.
Melo Pereira, G. V., Magalhães, K. T., Lorenzetii, E. R., et al. (2014). Plant growth-promoting rhizobacteria and root system functioning of Arabidopsis thaliana under drought stress. Plant and Soil, 392(1-2), 57-68.
Mulema, J. M. K., Kiremire, B. T., Mpairwe, D. R., et al. (2019). Impact of climate change on cocoa production: An assessment of vulnerability and adaptation strategies for smallholder farmers in Uganda. Agriculture & Food Security, 8(1), 16.
Muyzer, G., de Waal, E. C., & Uitterlinden, A. G. (1993). Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16S rRNA. Applied and Environmental Microbiology, 59(3), 695-700.
Ofek-Lalzar, M., Sela, N., Goldman-Voronov, M., Green, S. J., Hadar, Y., & Minz, D. (2014). Niche and hostassociated functional signatures of the root surface microbiome. Nature Communications, 5, 4950.
Pieterse, C. M. J., Zamioudis, C., Berendsen, R. L., Weller, D. M., Van Wees, S. C. M., & Bakker, P. A. H. M. (2014). Induced systemic resistance by beneficial microbes. Annual Review of Phytopathology, 52, 347-375.
Pretty, J., Toulmin, C., & Williams, S. (2006). Sustainable intensification in African agriculture. International Journal of Agricultural Sustainability, 4(2), 105-118.
Rice, R., & Greenberg, R. (2000). Cacao cultivation and the conservation of biological diversity. AMBIO: A Journal of the Human Environment, 29(3), 167-173.
Rascovan, N., Carbonetto, B., Perrig, D., et al. (2016). Integrated analysis of root microbiomes of soybean and wheat from agricultural fields. Scientific Reports, 6, 28084.
Ruf, F. (2018). Cocoa agroforestry: A climate-smart approach for sustainable cocoa production. Agroforestry Systems, 92(4), 927-938.
Santos-Medellín, C., Edwards, J., Liechty, Z., et al. (2017). Root-associated fungi shared between arbuscular mycorrhizal and ectomycorrhizal conifers in a temperate forest. Frontiers in Microbiology, 8, 433.
Schroth, G., Läderach, P., Martinez-Valle, A. I., et al. (2016). Vulnerability to climate change of cocoa in West Africa: Patterns, opportunities and limits to adaptation. Science of the Total Environment, 556, 231-241.
Smith, S. E., & Read, D. J. (2008). Mycorrhizal Symbiosis. Academic Press.
Steinmann, P., Keiser, J., Bos, R., Tanner, M., & Utzinger, J. (2018). Schistosomiasis and water resources development: systematic review, meta-analysis, and estimates of people at risk. The Lancet Infectious Diseases, 6(7), 411-425.
Tscharntke, T., Clough, Y., Bhagwat, S. A., Buchori, D., Faust, H., Hertel, D., Hölscher, D., Juhrbandt, J., Kessler, M., Perfecto, I., & Scherber, C. (2011). Multifunctional shade-tree management in tropical agroforestry landscapes–a review. Journal of Applied Ecology, 48(3), 619-629.
Vandenkoornhuyse, P., Quaiser, A., Duhamel, M., Le Van, A., & Dufresne, A. (2015). The importance of the microbiome of the plant holobiont. New Phytologist, 206(4), 1196-1206.
Vega, H., Castellanos Gonzalez, L., Céspedes , N., & Sequeda Serrano, Y. A. (2019). Control alternativo de las enfermedades fúngicas foliares en el cultivo de fresa (Fragaria x ananassa Duch) en el municipio de Pamplona, Norte de Santander. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 4(1), 10–21. https://ojs.unipamplona.edu.co/index.php/rcyta/article/view/910
Vlot, A. C., Dempsey, D. A., & Klessig, D. F. (2009). Salicylic acid, a multifaceted hormone to combat disease. Annual Review of Phytopathology, 47, 177-206.
Vurukonda, S. S. K. P., Vardharajula, S., Shrivastava, M., & SkZ, A. (2016). Enhancement of drought stress tolerance in crops by plant growth promoting rhizobacteria. Microbiological Research, 184, 13-24.
Wei, Z., Hu, J., Gu, Y., et al. (2018). Ralstonia solanacearum pathogen disrupts bacterial rhizosphere microbiome during an invasion. Soil Biology and Biochemistry, 118, 8-17.
Wickramasinghe, W. A. R. T., & Pushpakumara, D. K. N. G. (2018). Agroecological approaches for sustainable agriculture. In W. A. R. T. Wickramasinghe & D. K. N. G. Pushpakumara (Eds.), Agroecological Approaches for Sustainable Agriculture (pp. 1–16). Springer.
Zargar, S. M., Nagar, P., Deshmukh, R., et al. (2019). Abiotic stress responses in plants: roles of calmodulinregulated proteins. Frontiers in Plant Science, 10, 1338.
Zomer, R. J., Neufeldt, H., Xu, J., Ahrends, A., Bossio, D., Trabucco, A., ... & Wang, M. (2017). Global tree cover and biomass carbon on agricultural land: The contribution of agroforestry to global and national carbon budgets. Scientific Reports, 7(1), 1-12.
Downloads
Published
Versions
- 2023-06-05 (3)
- 2024-04-24 (2)
- 2024-04-24 (1)
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 Germán Troya Guerrero, Vanessa Elizabeth Pino Meléndez
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
