¿Qué son los fertilizantes y pesticidas bacterianos?
Increíbles microorganismos podrían responder a esta pregunta.
Cuando arrancamos leguminosas, además de las barbas, también podemos ver muchas pequeñas protuberancias redondas en los pelos radiculares. Estas estructuras esféricas son "tumores" formados por microorganismos que invaden las raíces de las plantas. Este "tumor" en la planta no sólo enferma a la planta, sino que también se convierte en una pequeña "fábrica de fertilizantes nitrogenados" que suministra nutrientes a la planta.
Bajo el microscopio, se pueden ver bacterias llamadas rizobios que viven en los nódulos de las raíces. Después de invadir las raíces de las plantas, secretan algunas sustancias que estimulan las células del parénquima de los pelos radiculares, provocando que proliferen y formen "tumores". Las bacterias Rhizobium dependen de las plantas para proporcionar nutrientes para su vida mientras fijan nitrógeno libre en el aire para que lo utilicen las plantas. Un pequeño nódulo de raíz actúa como una planta fertilizante en miniatura, convirtiendo constantemente el nitrógeno en amoníaco para que la planta lo absorba.
La fijación biológica del nitrógeno se consigue mediante dos tipos de microorganismos. Un tipo son los microorganismos abióticos que pueden sobrevivir de forma independiente, y existen principalmente tres tipos: bacterias aeróbicas, bacterias anaeróbicas y cianobacterias; el otro tipo son los microorganismos vivos que viven en simbiosis con otras plantas, como los rizobios y las leguminosas. Plantas no leguminosas, las cianobacterias son simbióticas con los helechos acuáticos Azolla, entre los cuales los rizobios son los más importantes.
Dado que las leguminosas pueden utilizar directamente fuentes de nitrógeno en la naturaleza, ¿pueden otras plantas tener la misma función? Los seres humanos naturalmente pensarán en esta pregunta.
En primer lugar, debemos entender qué determina la fijación de nitrógeno. Los científicos nos dicen que la fijación de nitrógeno contiene genes de fijación de nitrógeno. Los genes fijadores de nitrógeno transfieren información genética, lo que permite que los microorganismos fijadores de nitrógeno tengan capacidades fijadoras de nitrógeno de generación en generación. Todas las plantas superiores, incluidos los cultivos, no tienen la capacidad de fijar nitrógeno porque no tienen genes fijadores de nitrógeno. Pero si los genes fijadores de nitrógeno se transfieren a las células de los cultivos y se cultivan para obtener nuevas variedades, se puede fijar el nitrógeno del aire.
Después de más de 10 años de investigación, los científicos han descubierto que el sistema biológico de fijación de nitrógeno es mucho más complejo de lo que se imaginaba. Y a medida que se hacen nuevos descubrimientos, también aumenta la complejidad. Sin embargo, recientemente parece que estamos empezando a desentrañar las pistas de este complejo sistema. Creo que los científicos pronto encontrarán un método viable.
De hecho, nuestra gente sabe desde hace mucho tiempo que la fijación microbiana de nitrógeno puede mejorar la fertilidad del suelo. Hace miles de años, la gente aprendió a plantar melones y frijoles en rotación para aumentar los rendimientos, y los países occidentales adoptaron la tecnología de rotación de cultivos después de la década de 1930. El cultivo artificial de microorganismos fijadores de nitrógeno para obtener una gran cantidad de bacterias viables se puede utilizar para fertilizar o sembrar semillas. También es un buen fertilizante bacteriano. La invención y aplicación de pesticidas químicos supuso un salto cualitativo a la producción agrícola, lo que realmente hizo feliz a la gente durante un tiempo. Sin embargo, la aplicación a gran escala de pesticidas químicos también ha provocado una grave contaminación ambiental. Encontrar otras formas de matar plagas se ha convertido en un tema de investigación urgente para los humanos.
Las plagas que dañan los cultivos son tan vulnerables al ataque de microorganismos como otros animales, provocando que enfermen o mueran. Se han descubierto más de 2.000 tipos de microorganismos patógenos de insectos. Estos microorganismos activos en la naturaleza se han convertido en enemigos naturales de las plagas y también en "aliados" naturales de las personas en la lucha contra las plagas. Estos microorganismos se cultivan cuidadosamente y se siembran grandes cantidades de bacterias viables en los campos donde pueden ejercer su poder. En comparación con los pesticidas químicos, no son tóxicos para los humanos, los animales ni los insectos beneficiosos. Una vez infectadas, las plagas se propagarán como una epidemia, reduciendo rápidamente la densidad de población y exterminando rápidamente el desastre de la plaga. Además, existen beneficios de prevención y tratamiento durante un año, así como efectividad durante varios años. Las bacterias, virus y hongos son los principales microorganismos utilizados como pesticidas. Entre las bacterias, una variedad de Streptococcus faecalis y Bacillus aerogenes tienen una gran capacidad para matar plagas de lepidópteros. Sin embargo, el más utilizado en la actualidad es Bacillus. En 1915, un alemán llamado Berlinz descubrió un bacilo con una fuerte capacidad insecticida en un molino harinero de Turingia, por lo que lo llamó Bacillus thuringiensis. Este bacilo forma esporas altamente resistentes durante el crecimiento bacteriano y también produce un tipo de cristal llamado cristal de paraspora. Los cristales parasporales son cristales de proteínas que son altamente tóxicos para las plagas. Cuando la plaga se lo come, el tejido intestinal del gusano se destruye y las esporas se desarrollan y multiplican dentro del cuerpo del gusano, lo que eventualmente conduce a la sepsis. Al mismo tiempo, existen muchas variedades de Bacillus thuringiensis, incluidas orugas, polillas, matsutake, etc., con hasta 17 especies. Las diferentes variedades tienen diferentes poderes insecticidas.
Cordyceps sinensis es altamente tóxico para docenas de plagas de lepidópteros como el barrenador del arroz, el barrenador del maíz, las orugas de la col y las orugas del pino, y su eficacia insecticida puede alcanzar del 80% al 100%.
El pesticida Bt desarrollado y producido por la Academia de Ciencias Agrícolas de Hubei es un biopesticida que utiliza Bacillus thuringiensis para devorar las plagas de los cultivos. Después de rociar pesticida Bt, los insectos no murieron inmediatamente, sino que se volvieron negros, el tracto gastrointestinal fue erosionado por bacterias y murieron de sepsis o toxemia en 24 horas. Los pesticidas Bt no son contaminantes, no contaminan el medio ambiente, son inofensivos para los humanos y los animales y las plagas no desarrollarán resistencia a los pesticidas.
El último "misil biológico" desarrollado por el Instituto de Virología de Wuhan de la Academia de Ciencias de China, permite a Trichogramma transportar un potente virus y propagarlo a la superficie de los huevos de la oruga del pino macizo. Si las larvas recién nacidas comen las cáscaras de los huevos, se infectarán con el virus y morirán. El virus también prevalecerá en la población de orugas del pino macizo.
Los anteriores son ejemplos de personas que utilizan microorganismos para matar insectos. De hecho, también pueden utilizar microorganismos para matar las malas hierbas.
Ya en 1970, se descubrió que el metabolito microbiano ciclohexamida puede controlar las malas hierbas en las tierras de cultivo y es inofensivo para el arroz. Posteriormente se descubrieron algunos herbicidas microbianos. Por ejemplo, en 1977, el japonés Kumbanglong et al. Se descubrió que el bisfósforo A tiene un efecto letal significativo sobre las malezas monocotiledóneas y dicotiledóneas en el fluido de cultivo de actinomicetos.
La glutamina sintetasa, denominada "GS", interviene en la síntesis del ciclo del glutamato y del nitrógeno en microorganismos y plantas, especialmente en la síntesis de glutamato en plantas. El difosfato A puede inhibir la actividad de GS, provocando la acumulación de amoníaco y la reducción de glutamina. El amoníaco es un inhibidor de la fosforilación fotosintética y es tóxico para las malezas en altas concentraciones, logrando así el propósito de controlar las malezas.