Existen muchos tipos diferentes de microorganismos que producen sustancias poliméricas extracelulares, también conocidas como exopolisacáridos (EPS). Estas sustancias han sido ampliamente estudiadas por su capacidad para influir en el crecimiento de las plantas a través de diversos mecanismos. Se ha descubierto que los microorganismos productores de EPS tienen efectos positivos en la salud de las plantas al atrapar nutrientes en el suelo y mejorar la calidad del suelo. También ayudan a las plantas a soportar diferentes tipos de condiciones de estrés.
A medida que la población continúa creciendo, es importante desarrollar prácticas agrícolas sostenibles. Una forma de lograrlo es mediante el uso de varias rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) para ayudar a las plantas a afrontar el estrés y aumentar el rendimiento de los cultivos. Estos polisacáridos también han mostrado potencial en campos biomédicos, como actuar como fármacos antitumorales, ayudar en la evasión inmune y tener diversas aplicaciones terapéuticas. Contienen polisacáridos bioactivos que pueden utilizarse en industrias e incluso en el desarrollo de nuevos productos alimenticios.
Los microorganismos, como las bacterias, las algas y los hongos contienen una gran cantidad de polisacáridos. Estos polisacáridos microbianos son producidos durante su fase de crecimiento, particularmente cuando hay un exceso de dióxido de carbono presente en la fase estacionaria. Normalmente, los polisacáridos microbianos se encuentran en forma lineal, pero también pueden tener longitudes variables de cadenas laterales debido a diferencias en las secuencias y enlaces monoméricos.
Los polisacáridos son cada vez más valiosos en la industria comercial debido a su capacidad para cambiar el flujo de fluidos. Se utilizan comúnmente para espesar, estabilizar y gelificar líquidos. Las diversas características de los polisacáridos han llevado a su uso en la microencapsulación de probióticos, aprovechando su capacidad para formar geles al exponerse a iones, fortalecer estructuras, disolverse en el intestino, interactuar con la electricidad y actuar como prebióticos.
Las plantas enfrentan diferentes factores estresantes, como la disponibilidad de nutrientes, enfermedades patógenas y condiciones climáticas, incluida la radiación, la temperatura y los niveles de agua, y todos estos factores afectan el crecimiento de los cultivos. Los factores estresantes abióticos como la sequía, la salinidad, los metales pesados y las temperaturas extremas plantean desafíos importantes para la producción de cultivos al alterar el desarrollo físico, metabólico y del crecimiento de las plantas. Las presiones ambientales sobre las plantas se ven aliviadas por diversos factores como los cambios climáticos, la aplicación de pesticidas y fertilizantes químicos y la contaminación ambiental, entre otros.
Los exopolisacáridos microbianos son esenciales para ayudar a las plantas a afrontar el estrés biótico. Cuando se activa la resistencia sistémica inducida (SAR), se activan varios genes relacionados con la defensa, incluidos los genes PR, RLK y hormonas vegetales como el ácido jasmónico (JA), el ácido salicílico (SA) y el etileno (ETH), gracias a ala producción de biopelículas. Los genes PR, que participan en la patogénesis, se activan durante los ataques, lo que lleva a la producción de proteínas como defensinas, quitinasas y glucanasas. Los exopolisacáridos bacterianos desempeñan un papel crucial para ayudar a las plantas a combatir el estrés biótico. Estimulan los mecanismos de defensa de las plantas, mejoran la tolerancia bacteriana e incluso ayudan a formar relaciones simbióticas con las leguminosas. Además, ciertas bacterias como Bacillus thuringiensis producen compuestos insecticidas, lo que las hace valiosas en la agricultura sostenible.
Trichoderma sp., un género de hongos muy conocido, es reconocido por sus propiedades de biocontrol y su uso como biofertilizante. Este hongo habita sobre la planta huésped pero no puede alcanzar las capas vasculares debido a la respuesta de defensa de la planta mediada por genes relacionados con el ácido salicílico (SA). Esto genera una acción sistémica previniendo futuros ataques de otras plagas e insectos. Por otro lado, Aspergillus niger es un hongo entomopatógeno que se dirige a insectos o ninfas nocivas para las plantas, entrando a través de sus cutículas y provocando su desaparición. Este proceso conduce a un aumento significativo en los niveles de especies oxidativas reactivas en las plantas, lo que resulta en estrés oxidativo y la generación de radicales libres superóxido. La señalización de los sistemas de defensa antioxidantes también desempeña un papel en el alivio de este tipo de estrés biótico.
Las sustancias poliméricas extracelulares de las algas han sido ampliamente investigadas por su capacidad para aliviar el estrés biótico en las plantas. Se ha descubierto que Chlorella vulgaris y Spirulina sp. previenen la colonización de otros microbios dañinos debido a sus propiedades antimicrobianas. Varios exopolisacáridos de algas exhiben diferentes activaciones de genes inmunomoduladores, actividad antimicrobiana y resistencia sistémica inducida, lo que permite a las plantas afrontar mejor los factores de estrés biótico y combatir los ataques patógenos.
El uso de EPS de origen microbiano muestra potencial como agente de biocontrol, pero todavía hay muchas cepas bacterianas cuya capacidad para combatir el estrés biótico no se ha investigado completamente.