Elena del Valle Gómez y María Celina Zabaloy*

 

El glifosato (N-fosfonometil- glicina) es un herbicida sistémico de amplio espectro, no selectivo, usado en pre-siembra o post-emergencia, cuyo consumo se ha incrementado por la difusión de los cultivos genéticamente modificados resistentes al principio activo (Round up Ready, o RR) y la expansión de la agricultura en siembra directa.

 

 

Según datos de la Red Universitaria de Ambiente y Salud, en Argentina se aplicaron 200 millones de litros de este herbicida en la campaña agrícola 2012-2013. Su aplicación se concentra especialmente en Pampa Húmeda, en cultivo de soja y otros cultivos RR, y en barbecho químico (Informe Técnico CONICET, 2009).
Las consecuencias ambientales de un uso tan intensivo no están claramente dilucidadas, particularmente en relación a potenciales efectos sobre procesos biológicos edáficos y organismos no blanco. El riesgo de toxicidad de glifosato a menudo es considerado marginal para la biota del suelo, debido a la rápida degradación microbiana y a su adsorción a la matriz del suelo. Sin embargo, el glifosato inhibe la enzima 5-enolpiruvil-shikimato-3-fosfato-sintetasa (EPSPS) en la vía de síntesis de aminoácidos aromáticos de plantas y ciertos microorganismos. La asimilación de CO2en plantas sensibles también es afectada por el herbicida, presumiblemente por inhibición del ciclo de Calvin, el cual está presente en microorganismos autótrofos, por lo que procesos como la nitrificación podrían resultar inhibidos.

Desde 2009 estamos evaluando el potencial impacto del glifosato en la función y estructura de las comunidades microbianas edáficas, a través de distintas metodologías. En un ensayo a campo de aplicación del herbicida, llevado a cabo durante 2 años en el campo del Departamento de Agronomía en Colonia Napostá (clasificado como Paleustol petrocálcico), se ensayaron dos dosis de glifosato (2,5 y 5 l ha-1) solo y combinado con 2,4-D (400 ml ha-1) que fueron aplicadas directamente sobre el suelo (Foto). Se realizaron muestreos periódicos en los que se evaluaron actividad respiratoria y enzimática, y se analizó la estructura de la comunidad de Eubacteria y de bacterias oxidantes del amonio (BOA), mediante perfiles obtenidos por electroforesis en gel de gradiente desnaturalizante (DGGE) y por PCR en tiempo real.
No se encontraron respuestas consistentes atribuibles al herbicida en la mayoría de las variables analizadas. Tanto la estructura de la comunidad de bacterias como de BOA analizadas por DGGE no mostraron afectación aún con la dosis más alta de glifosato empleada en este ensayo, mientras que la abundancia de Eubacteria (cuantificada por el número de copias del gen de ARNr 16S) se redujo de 3 × 109 copias µg-1 ADN a 1  × 109 copias µg-1 ADN con la dosis mayor de herbicida. No obstante, este efecto sería de escasa relevancia ecológica, pues en el ambiente del suelo el número de bacterias supera  las 108  células por gramo de suelo, y el efecto detectado no alcanza a un orden de magnitud de reducción. La elevada variabilidad que caracteriza a la actividad biológica en los microambientes del suelo sumada a la variabilidad climática, son factores que dificultan la detección de diferencias cuando se trabaja en condiciones de campo.

Foto: Ensayo de aplicación de glifosato, solo o en combinación con 2,4-D en el campo experimental del Dpto. Agronomía UNS en Colonia Napostá

En un estudio en condiciones controladas, se evaluó el potencial efecto del herbicida en microcosmos de suelos con larga historia de exposición al herbicida, y en un suelo prístino que fueron incubados con glifosato en dosis de 15 and 150 mg kg-1. Se analizaron perfiles fisiológicos mediante el sistema micro-respirométrico BDOBS®, se estimó la abundancia bacteriana por PCR en tiempo real del gen del ARNr 16 S, y se analizó la estructura de la comunidad mediante polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción terminales (T-RFLP).

La respuesta respiratoria ante el agregado de diferentes sustratos carbonados, incluido el glifosato, se determinó con el sistema BDOBS®, consistente en microplacas de 96 cubetas, que contienen un fluoróforo sensible al O2 adsorbido a una matriz sólida en el fondo. La señal fluorescente indica consumo de O2, en respuesta a distintos factores experimentales (sustratos carbonados, suplementación mineral, u otros) agregados según los objetivos del investigador. La adición de glifosato a los suelos incubados en condiciones de laboratorio tuvo mínimos efectos en los perfiles de utilización de fuentes carbonadas. El suelo prístino (sin historia de aplicación del herbicida) mostró una elevación significativa en la tasa respiratoria cuando se agregó glifosato en el ensayo, efecto atribuible a una respuesta de estrés de especies sensibles debida a un drenaje de energía resultante del ATP usado en la acumulación de shikimato y ácidos hidrobenzoicos. En los suelos crónicamente expuestos (suelos agrícolas) se observó reducción de la actividad respiratoria, lo que podría estar reflejando la selección de microorganismos adaptados para asimilar los sustratos derivados de la degradación cometabólica del glifosato (Fig. 1).

Fig. 1. Curvas de respiración con y sin agregado de glifosato en la placa, en microcosmos tratados con 15 (LG) y 150 (HG) mg de glifosato kg-1de suelo de Zavalla (con y sin historia, Zav11 y Zav0, respectivamente) y Coronel Dorrego (DOR)

En tanto, la dosis de 150 mg kg-1 produjo un incremento en la abundancia relativa del gen de ARNr 16S en los microcosmos con historia de uso de glifosato (Fig. 2) aunque esto tampoco se vio reflejado en un cambio en la composición de la comunidad, según se determinó por T-RFLP. Es necesario remarcar que los perfiles moleculares para Eubacteria obtenidos por DGGE tanto como por T-RFLP revelan una fracción de la comunidad solamente, con un sesgo hacia los taxa dominantes en el suelo dado por las limitaciones metodológicas de la PCR en sí misma.

Fig. 2. Copias de genes de 16 rARN en microcosmos tratados con 15 (LG) y 150 (HG) mg de glifosato kg-1 de suelo de Zavalla (con y sin historia, Zav11 y Zav0, respectivamente) y Coronel Dorrego (DOR)

Recientemente, se evaluó la tolerancia a glifosato (principio activo y formulado comercial) de distintos suelos con y sin historia de exposición al herbicida, mediante un ensayo ecotoxicológico conocido como PICT  (Pollution Induced Community Tolerance). Se determinó la respiración de un sustrato específico y ecológicamente relevante, por estar ligado a la ruta de degradación de ligninas (ácido cumárico) mediante BDOBS®, frente a distintas dosis de glifosato (entre 0 y 1500 mgl-1). No obstante, la concentración inhibitoria mínima (IC50) no mostró diferencias consistentes con la historia previa de exposición, es decir, la tolerancia no fue mayor en suelos crónicamente expuestos al herbicida como se anticipaba.

Hasta el momento no hemos hallado suficiente evidencia para predecir cambios en la comunidad microbiana atribuibles a la selección de especies más tolerantes por aplicación del herbicida. Sin embargo, estos resultados deben tomarse con precaución, ya que la redundancia funcional característica de ambientes complejos como el suelo y limitaciones en las metodologías moleculares, podrían estar enmascarando cambios reales en las comunidades microbianas. La vía a seguir en estas  investigaciones debería poner énfasis en evaluar la expresión de genes involucrados en funciones ecológicas clave, así como la investigación de cambios en la estructura con métodos de mayor resolución taxonómica (análisis metagenómico) y en la medición directa de la eficiencia respiratoria a través del uso del glifosato como sustrato radiomarcado.

Producción reciente del grupo

  • Zabaloy MC, Gomez E, Garland JL, Birmele, M, Gómez MA. 2012. Assessment of microbial community function and structure in soil microcosms exposed to glyphosate. App. Soil Ecol. 61, 333-339.
  • Zabaloy MC, Carné I, Viassolo R, Allegrini M, Gómez M, Gómez E. Environmental risk assessment of glyphosate use in a field experiment: microbial activity and community structure of Eubacteria and ammonia oxidizing-bacteria. En preparaciòn.
  • Allegrini M, Zabaloy MC, Gómez E. Ecotoxicological assessment of soil microbial community tolerance to glyphosate. En preparación
  • Zabaloy MC, Garland JL, Allegrini M, Gómez E. Soil microbial community physiological profiling as related to carbon and nitrogen availability under different land uses. En revisión (Pedosphere)

*Elena del Valle Gomez1 y María Celina Zabaloy2: 1Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Rosario, Zavalla, Santa Fe; 2Departamento de Agronomía, Universidad Nacional del Sur − CERZOS, CONICET, Bahía Blanca

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