Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich han desarrollado un método para visualizar, en tres dimensiones, las raíces y estructuras de hongos micorrícicos arbusculares en suelo intacto. Este método utiliza microtomografía computarizada de rayos X de sincrotrón. El procedimiento permite identificar hifas, esporas y estructuras presentes en el interior de las raíces, sin necesidad de eliminar previamente las partículas minerales (doi 10.1111/nph.71379).
Este método busca superar una limitación recurrente en los estudios de micorrizas. Las técnicas anteriores requerían la eliminación del suelo adherido a las raíces. La limpieza eliminaba las estructuras finas y alteraba las conexiones espaciales entre hongos, raíces y poros. Otros sistemas mantenían el material intacto, pero restringían el crecimiento y la observación a entornos bidimensionales o dispositivos transparentes con geometría simplificada.
Los hongos micorrícicos arbusculares forman redes de hifas extrarradiculares. Estas estructuras amplían el área de exploración de las raíces y alcanzan regiones fuera de las zonas de agotamiento de nutrientes. Las plantas obtienen los carbohidratos producidos por la fotosíntesis. Los hongos contribuyen a la absorción de fósforo, nitrógeno, zinc, cobre y agua. El efecto depende de la arquitectura de la red, la longitud y el diámetro de las hifas, y su conectividad con las raíces y las partículas del suelo.
El equipo creó sistemas experimentales con pequeños núcleos de tierra extraíbles. Los recipientes conservaron su estructura interna durante su extracción y transporte hasta el equipo. El estudio utilizó raíces de achicoria (Cichorium intybus) en condiciones estériles, así como plantas de tomate (Solanum lycopersicum) cultivadas en macetas.
Los investigadores evaluaron los hongos Rhizophagus irregularis y Funneliformis mosseae. Los tratamientos incluyeron arena gruesa y suelo franco limoso. Algunos núcleos recibieron una malla para impedir la entrada de raíces y permitir únicamente el crecimiento de hifas. Otros permanecieron abiertos para permitir la entrada tanto de raíces como de hongos.
La microtomografía detectó estructuras en poros llenos de aire. Las imágenes de mayor resolución alcanzaron un tamaño de vóxel de 0,65 micrómetros. El límite de detección fue cercano a los dos micrómetros. El equipo interrumpió el riego dos días antes de los análisis para reducir la cantidad de agua en los macroporos y mesoporos. El agua presenta una atenuación de rayos X similar a la de las hifas, lo que dificulta la separación de los materiales.
El procesamiento digital permitió la separación de partículas minerales, espacios porosos, raíces, pelos radiculares, hifas y esporas. El análisis también calculó la longitud, el volumen, la superficie, el diámetro, la tortuosidad y el contacto entre las estructuras fúngicas, el suelo y las raíces. Asimismo, el proceso estimó la ocupación de los poros por los hongos.
Las imágenes mostraron hifas continuas entre las partículas del suelo en ambas texturas. Los diámetros eran cercanos a seis micrómetros. El equipo también identificó cúmulos de esporas. Las estructuras de Funneliformis mosseae aparecían frecuentemente dentro de los agregados o rodeadas de partículas minerales. Las esporas de Rhizophagus irregularis se encontraban en los poros tanto dentro como fuera de los agregados.
En los volúmenes de suelo con raíces, las redes fúngicas crecieron hacia la superficie radicular, siguiendo su contorno. Algunas hifas conectaron las raíces con partículas minerales y alcanzaron distancias superiores a cinco milímetros de la superficie radicular. Los análisis también registraron estructuras compatibles con arbúsculos, vesículas e hifas intraradiculares en la corteza de Solanum lycopersicum.
El estudio presentó valores de dos volúmenes analizados para demostrar la capacidad del método. En la muestra de arena, la red segmentada alcanzó los 8280 micrómetros de longitud. En la muestra de franco limoso, la longitud alcanzó los 2287 micrómetros. Los investigadores recalcaron que estas cifras no son representativas de todo el micelio ni permiten realizar comparaciones definitivas entre especies y suelos.
La técnica aún presenta limitaciones. Las hifas en microporos llenos de agua siguen siendo difíciles de detectar. La señal también pierde calidad cuando las estructuras mantienen un contacto estrecho con partículas minerales, especialmente en suelos franco-limosos. En la rizosfera, diferenciar entre hifas finas y pelos radiculares retraídos requiere criterios de diámetro, ramificación y patrón de crecimiento.
Los investigadores señalan aplicaciones en modelos tridimensionales de transporte de agua y nutrientes. La integración de las imágenes con modelos funcionales de suelo, plantas y hongos puede ampliar la comprensión de los procesos micorrícicos. Este enfoque también puede contribuir a la identificación de redes más eficientes para la exploración del suelo y a la investigación centrada en la tolerancia de los cultivos a la sequía.
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