Efecto de la aplicación de una comunidad microbiana de un suelo con historial de sequía en la arquitectura radicular del maíz (Zea mays) bajo estrés por sequía
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Date
2026-01
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología. Carrera de Biotecnología
Abstract
Drought represents the main abiotic threat to global food security, drastically impacting corn (Zea mays) productivity. Faced with this challenge, the use of beneficial microorganisms associated with the rhizosphere emerges as a key biotechnological strategy. The overall objective of this research project was to analyze the effect of applying a microbial community native to soil with a history of drought on the root system architecture (RSA) of corn under water stress. The methodology was implemented under controlled greenhouse conditions, with an experimental design that involved testing treatments inoculated with the native microbial community compared to sterile controls, all subjected to irrigation suspension upon reaching the V5 phenological stage. The study focused on determining root architecture parameters through image analysis (Rhizo Vision Explorer and Image J) to quantify morphological plasticity and hydraulic efficiency. The results showed that inoculation mitigated water stress by acting as a biostimulant that increased early plant vigor by 64 percent. Under drought conditions, inoculated plants maintained an avoidance strategy, sustaining leaf water homeostasis. This tolerance was supported by aggressive phenotypic plasticity that increased rooting depth and promoted a significant increase in the total length of lateral roots. Crucially, a hydraulic adaptation was induced that manifested itself in the expansion of the metaxylem vessels, ensuring axial conductivity and allowing an optimal balance in the root vs. shoot ratio. It is concluded that the microbial community confers a comprehensive reprogramming that combines intensive root exploration with high vascular water transport efficiency, mitigating growth failure under water deficit.
Description
La sequía representa la principal amenaza abiótica para la seguridad alimentaria global, impactando drásticamente la productividad del maíz (Zea mays). Frente a este desafío, el uso de microorganismos benéficos asociados a la rizosfera emerge como una estrategia biotecnológica clave. El presente proyecto de investigación se propuso como objetivo analizar el efecto de la aplicación de una comunidad microbiana nativa de un suelo con historial de sequía en la arquitectura del sistema radicular (RSA) del maíz bajo estrés hídrico. La metodología se implementó bajo condiciones controladas de invernadero, con un diseño experimental que involucró el ensayo de tratamientos inoculados con la comunidad microbiana nativa en comparación con controles estériles, todos sometidos a la suspensión de riego al alcanzar el estado fenológico V5. El estudio se centró en determinar los parámetros de la arquitectura radicular mediante análisis de imágenes (Rhizo Vision Explorer e Image J) para cuantificar la plasticidad morfológica y la eficiencia hidráulica. Los resultados demostraron que la inoculación mitigó el estrés hídrico al actuar como un bioestimulante que incrementó el vigor temprano de la planta en un 64 por ciento. Bajo sequía, las plantas inoculadas mantuvieron una estrategia de evitación, sosteniendo la homeostasis hídrica foliar. Esta tolerancia fue sustentada por una plasticidad fenotípica agresiva que aumentó la profundidad de enraizamiento y promovió un incremento significativo en la longitud total de las raíces laterales. Crucialmente, se indujo una adaptación hidráulica que se manifestó en la expansión de los vasos del metaxilema, asegurando la conductividad axial y permitiendo un equilibrio óptimo en la relación Raíz vs Brote. Se concluye que la comunidad microbiana confiere una reprogramación integral que combina la exploración radicular intensiva con una alta eficiencia de transporte hídrico vascular, mitigando el fallo del crecimiento bajo déficit hídrico.
Keywords
BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA, SEGURIDAD ALIMENTARIA, MICROBIOLOGÍA, COMUNIDADES MICROBIANAS, METAGENÓMICA, ESTRÉS OXIDATIVO, SEQUÍA, ARQUITECTURA RADICULAR, ZEA MAYS L.