Laboratorio de Interacciones Rizobios–Soja

Estudio interdisciplinario de la interacción rizobio–soja para mejorar inoculación y fijación biológica de nitrógeno.

Presentación

El Laboratorio de Interacciones Rizobios-Soja (LIRyS) es un grupo interdisciplinario dedicado al estudio de las interacciones entre los rizobios y la soja. Dado que la soja es el cultivo más extendido de la Argentina, consideramos que toda contribución orientada a mejorar su sustentabilidad puede favorecer la conservación de grandes extensiones de suelo.

La superficie cultivada con soja alcanza aproximadamente 20 millones de hectáreas. Debido a su elevada demanda de nitrógeno, este cultivo podría afectar significativamente la fertilidad nitrogenada del suelo si no fuera por su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico mediante la asociación simbiótica con rizobios.

La fijación biológica de nitrógeno requiere la aplicación de inoculantes formulados con rizobios de alta calidad. Estos microorganismos deben interactuar eficazmente con las raíces de soja para establecer la infección y formar nódulos funcionales. La optimización de este proceso depende de múltiples factores edáficos, como la textura, la estructura, el contenido de agua y el pH del suelo, así como de la microbiota presente. Entre sus integrantes se destacan los rizobios naturalizados, que pueden competir con las cepas inoculadas por los sitios de infección radicular.

Para abordar esta problemática integramos conocimientos y metodologías de la Agronomía, la Biotecnología, la Bioquímica, la Bioinformática, la Biología Evolutiva y la Física. Estos enfoques convergen en el estudio de la complejidad de las poblaciones microbianas del suelo, la movilidad y el metabolismo de los rizobios bajo distintas condiciones nutricionales y de estrés, las respuestas de la planta y las estrategias de inoculación.

El laboratorio también sostiene un fuerte compromiso con la formación de recursos humanos de alta calidad en los niveles de grado y posgrado. En este marco, seis investigadores han completado sus doctorados y actualmente otros siete desarrollan sus tesis doctorales en el LIRyS.

Líneas de investigación

Movilidad de Bradyrhizobium spp. en el suelo

Desarrollo de métodos para comprender cómo se desplazan los rizobios en la compleja estructura del suelo.

El suelo es un ambiente oscuro, tortuoso e irregular donde el movimiento bacteriano no puede observarse directamente con alta resolución. Además, su contenido de agua varía en el tiempo y el espacio: los rizobios nadan mediante sus flagelos cuando hay agua disponible y aparentemente se desplazan cerca de las superficies internas de los poros.

Utilizamos mutantes específicos y diseños experimentales que simulan las condiciones del suelo para medir velocidades de dispersión, características del movimiento y energía utilizada.

Participan: María Julia Althabegoiti y Aníbal R. Lodeiro.

Determinantes genéticos y evolución de los sistemas de flagelos en Bradyrhizobium

Estudio de la movilidad de los rizobios como factor de colonización y competencia para la nodulación.

La movilidad de las especies utilizadas en biofertilizantes puede influir en su capacidad para colonizar las raíces y competir por la nodulación. En el laboratorio se obtuvo, mediante selección artificial, un mutante más móvil que resultó más competitivo a campo y aumentó el rendimiento del cultivo de soja.

Actualmente analizamos los cambios genéticos que condujeron a ese fenotipo, incluso aquellos que no se produjeron directamente en genes relacionados con el flagelo o la quimiotaxis.

Participan: María Julia Althabegoiti y Aníbal R. Lodeiro.

Estudio genómico-funcional de los sistemas de flagelos de Bradyrhizobium diazoefficiens

Caracterización de los dos sistemas de flagelos y de las señales que regulan su expresión.

Analizamos genómicamente los genes que codifican los dos sistemas de flagelos que expresa B. diazoefficiens y estudiamos cómo responden a señales ambientales, como la fuente de carbono y la viscosidad del medio.

También investigamos la participación de histidina kinasas y del segundo mensajero c-di-GMP en la regulación de estos sistemas, combinando aproximaciones genéticas, bioquímicas y funcionales.

Participan: Elías Mongiardini, Julián Iglesias y Aníbal R. Lodeiro.

Biofertilizantes granulados de alta eficiencia para la inoculación de soja en el surco de siembra

Desarrollo de inoculantes mejorados para aumentar la productividad de los cultivos de soja.

Trabajamos en un biofertilizante granulado que permita distribuir mejor los rizobios en el surco de siembra y favorecer el establecimiento de la simbiosis.

El desarrollo combina cepas simbióticas con bacterias promotoras del crecimiento vegetal, buscando una formulación eficiente y de aplicación directa en sistemas agrícolas.

Participan: Julieta Pérez Giménez y Aníbal R. Lodeiro.

Respuesta severa en Bradyrhizobium diazoefficiens y su relación con la simbiosis en soja

Análisis de la respuesta bacteriana a la escasez de nutrientes y de sus efectos sobre la simbiosis.

Estudiamos la respuesta severa (stringent response) de B. diazoefficiens frente a la limitación nutricional y su influencia en la interacción simbiótica con la soja.

El proyecto combina estudios transcriptómicos y proteómicos comparativos en mutantes del gen rsh con la validación funcional de genes involucrados en la interacción planta–bacteria.

Participan: Ornella Faldutti y Julieta Pérez Giménez.

Selección artificial de ecosistemas para la mejora de inoculantes para soja

Selección de comunidades rizosféricas y consorcios microbianos para mejorar la fijación biológica de nitrógeno.

Exploramos la selección artificial de ecosistemas como estrategia para identificar comunidades rizosféricas con características funcionales beneficiosas para la soja.

Se caracterizan consorcios simbióticos capaces de sostener una fijación de nitrógeno más eficiente, con el objetivo de desarrollar bioinoculantes más eficaces y sostenibles.

Participan: Damián Brignoli, Julieta Pérez Giménez y Aníbal R. Lodeiro.

Sistemas de dos componentes y estrés abiótico en Bradyrhizobium diazoefficiens

Estudio de los circuitos regulatorios que permiten la adaptación a estreses ambientales y sostienen la fijación simbiótica de nitrógeno.

Analizamos los Sistemas de Dos Componentes de B. diazoefficiens involucrados en la respuesta a distintos estreses abióticos y su relación con la eficiencia de la simbiosis en plantas de soja.

El trabajo integra estrategias bioquímicas, genéticas, de biología molecular y análisis ómicos para comprender cómo las condiciones fisiológicas y metabólicas de los rizobios modulan la interacción. A futuro, estos conocimientos podrán aplicarse al desarrollo y formulación de mejores inoculantes.

Participan: Silvina Laura López García y Juliana Belén Heredia.

Equipo

Representaciones institucionales

Desde octubre de 2025, el Dr. Aníbal R. Lodeiro se desempeña como representante de la Universidad Nacional de La Plata ante la Comisión Nacional Asesora de Biotecnología Agropecuaria (CONABIA), comisión interdisciplinaria que evalúa solicitudes vinculadas con la bioseguridad agropecuaria y emite dictámenes técnico-científicos no vinculantes.

Proyectos y financiación

ProyectoCódigo / períodoEntidad
Estudios de los sistemas de flagelos en el género Bradyrhizobium: diversidad y funciónPICT 2017-1334 · 2017–actual · 2017–actualFONCyT–ANPCyT
Respuesta severa en Bradyrhizobium diazoefficiens y su relación con la simbiosis en sojaPICT 2016-0604 · 2017–actual · 2017–actualFONCyT–ANPCyT
Caracterización genómico-funcional del flagelo subpolar de Bradyrhizobium diazoefficiensPICT 2015-1467 · 2016–actual · 2016–actualFONCyT–ANPCyT
Expresión de los dos sistemas de flagelos de Bradyrhizobium japonicumPIP 2013-112-201201-00386-CO · 2014–actual · 2014–actualCONICET
Biofertilizantes para la agricultura sustentable en sojaPICT 2013-2542 · 2014–actual · 2014–actualFONCyT–ANPCyT
Validación experimental de determinantes involucrados en la diferenciación de las bacterias en bacteroides para una simbiosis fijadora de nitrógeno eficiente. Responsable: Gonzalo Arturo Torres Tejerizo. Fuente: Fundación Williams — Fondos Complementarios para la Investigación 2024. https://fundacionwilliams.org.ar/concurso-fondos-complementarios-para-la-investigacion-2024/Fundación Williams · Fondos Complementarios 2024Fundación Williams

Producción científica seleccionada

  • Ribulose 1,5-Bisphosphate Carboxylase/Oxygenase Is Required in Bradyrhizobium diazoefficiens for Efficient Soybean Root Colonization and Competition for NodulationBalda R. S. et al. · Plants (Basel) 13(17):2362 · 2024
  • Quality control of Bradyrhizobium inoculant strains: detection of nosZ and correlation of symbiotic efficiency with soybean leaf chlorophyll levelsBrignoli D. et al. · Frontiers in Agronomy 6:1336433 · 2024 · doi: 10.3389/fagro.2024.1336433
  • A Stringent-Response-Defective Bradyrhizobium diazoefficiens Strain Does Not Activate the Type 3 Secretion System, Elicits an Early Plant Defense Response, and Circumvents NH4NO3-Induced Inhibition of NodulationPérez-Giménez J. et al. · Appl Environ Microbiol 87(9):e02989-20 · 2021
  • Dual Control of Flagellar Synthesis and Exopolysaccharide Production by FlbD-FliX Class II Regulatory Proteins in Bradyrhizobium diazoefficiensDardis C. et al. · J Bacteriol 203(7):e00403-20 · 2021
  • Coinoculation of soybean plants with Bradyrhizobium japonicum and Trichoderma harzianum: Coexistence of both microbes and relief of nitrate inhibition of nodulationIturralde E. T. et al. · Biotechnol Reports 26:e00461 · 2020

Colaboraciones

  • Alejandro Perticari (IMYZA, INTA)
  • Anke Becker (Synmikro, Philipps Universität Marburg, Alemania)
  • Augusto Melgarejo (Facultad de Ingeniería, UNLP)
  • César Arrese-Igor (Univ. Pública de Navarra, España)
  • Daniel Garrido (Universidad Autónoma de Madrid, España)
  • José Julio Ortega-Calvo (IRNAS-CSIC, Sevilla, España)
  • María Jesús Delgado (Estación Experimental del Zaidín, Granada, España)
  • Verónica Marconi (FAMAF-IFEG, UNC–CONICET)

Capacidades, desarrollos y transferencia

Caracterización molecular de rizobios noduladores de soja y evaluación de eficiencia simbiótica.

Desarrollo y evaluación de biofertilizantes e inoculantes para agricultura sustentable.

Estudios de movilidad bacteriana, flagelos y respuesta a estrés en condiciones edáficas simuladas.

Contacto institucional

Canales institucionales del Instituto.