Bioacumulación y translocación de cadmio en plantas de Theobroma cacao L. inoculadas con bacterias cadmio tolerantes promotoras del crecimiento vegetal

Abstract

El cacao (Theobroma cacao L.) es uno de los cultivos más importantes del Perú, que se destaca como el octavo mayor productor mundial, con más de 198,000 hectáreas dedicadas a su cultivo. Sin embargo, el cacao peruano enfrenta desafíos en la exportación debido a las elevadas concentraciones de cadmio (Cd) en los granos, que a menudo superan los límites establecidos por la Unión Europea. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) tolerantes al cadmio para reducir la acumulación de Cd en plántulas de cacao. Se evaluaron once cepas bacterianas por su tolerancia al Cd, capacidad de biosorción y características PGPR como solubilización de fosfatos, producción de sideróforos y ácido indolacético, y fijación de nitrógeno. Siete cepas toleraron hasta 0.889 mM de CdCl2•H2O, destacando la cepa TRFLT8 por su capacidad de biosorción de Cd. En función del potencial PGPR y la tolerancia al Cd, se seleccionaron las cepas CRRFLT7, TREDT1 y TRFLT8, que fueron aplicadas como inoculantes en plántulas de cacao cultivadas en un sustrato contaminado con Cd. La inoculación no tuvo un efecto significativo sobre la biomasa ni en la concentración de Cd en los tejidos vegetales (p > 0.05). La cepa CRRFLT7 redujo la acumulación de Cd en un 6 % en comparación con el control, mientras que la cepa TRFLT8 la aumentó en un 12.7 %. En cuanto a la translocación, TRFLT8 la incrementó en 7.76 %, mientras que CRRFLT7 la redujo en 11.2 %. No obstante, no se detectaron diferencias significativas en los factores de bioacumulación o translocación. Estos hallazgos sugieren que ciertas cepas PGPR pueden influir en la dinámica del Cd en plantas de cacao. Se requieren investigaciones adicionales en condiciones de campo para validar su eficacia como herramienta biotecnológica para la fitoestabilización y la producción sostenible de cacao.

Cacao (Theobroma cacao L.) is one of the most important crops in Peru, which ranks as the eighth largest producer worldwide, with over 198,000 hectares dedicated to its cultivation. However, Peruvian cacao faces export challenges due to elevated cadmium (Cd) concentrations in beans. This study aimed to evaluate the potential of cadmium tolerant plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) to reduce Cd accumulation in cacao seedlings. Eleven bacterial strains were screened for Cd tolerance, biosorption capacity, and PGPR traits such as phosphate solubilization, siderophore and indoleacetic acid production, and nitrogen fixation. Seven strains tolerated up to 0.889 mM CdCl2•H2O, with TRFLT8 showing Cd biosorption capacity. Based on PGPR potential and Cd tolerance, strains CRRFLT7, TREDT1, and TRFLT8 were selected and applied as inoculants to cacao seedlings grown in Cd-contaminated substrate. Inoculation had no significant effect on biomass or Cd concentration in plant tissues (p>0.05). The CRRFLT7 strain reduced Cd accumulation by 6% compared to the control, and the TRFLT8 strain, in contrast, increased Cd accumulation by 12.7%. Regarding translocation, the TRFLT8 strain increased it 7.76% while the CRRFLT7 reduced it 11.2%. Nevertheless, no significant differences in bioaccumulation or translocation factors were detected, these findings suggest that specific PGPR strains may influence Cd dynamics in cacao plants. Further research under field conditions is needed to validate their effectiveness as a biotechnological tool for phytostabilization and sustainable cacao production.