La transición desde las simbiosis naturales hacia microbiomas diseñados mediante biología sintética para una agricultura de precisión y climáticamente inteligente: una revisión sistemática basada en PRISMA (2020-2026)
DOI:
https://doi.org/10.70577/asce.v5i4.1120Palabras clave:
Desarrollo agrícola, Evolución biológica, Microbiología, Microorganismos, PlantasResumen
Las simbiosis naturales entre plantas, y microorganismos, han contribuido históricamente a la nutrición vegetal, y a la resiliencia de los cultivos, su comportamiento suele variar según las condiciones ambientales, esta situación ha impulsado el desarrollo de nuevas estrategias, basadas en la ingeniería de microbiomas y la biología sintética. El objetivo fue; analizar la evolución científica y tecnológica, desde las simbiosis naturales, hacia microbiomas diseñados, mediante herramientas de biología sintética, así como evaluar su potencial para el desarrollo de una agricultura de precisión, y climáticamente inteligente. Se realizó una revisión sistemática, siguiendo los lineamientos de PRISMA 2020, se consideraron artículos científicos publicados entre 2020 y 2026, el proceso incluyó las etapas de identificación, cribado, elegibilidad e inclusión. Las interacciones Rhizobium-leguminosas, las micorrizas arbusculares, las rizobacterias promotoras del crecimiento, y los endófitos, constituyen los principales modelos biológicos utilizados; la metagenómica, el modelado metabólico y la biología sintética, destacan como las tecnologías más empleadas; los microbiomas diseñados, presentan aplicaciones en biofertilización, biocontrol, adaptación al estrés climático, y agricultura de precisión, con mejoras en la eficiencia nutricional, la resiliencia de los cultivos, y la reducción del uso de insumos químicos. Se concluye que, la ingeniería de microbiomas representa, una de las estrategias biotecnológicas más prometedoras, para fortalecer la sostenibilidad agrícola; la integración entre ecología microbiana, biología sintética e inteligencia artificial, permite avanzar hacia sistemas productivos más eficientes y resilientes; sin embargo, persisten desafíos relacionados con la estabilidad ecológica de los microbiomas diseñados, y su desempeño bajo condiciones reales de campo, aspectos que aún requieren mayor investigación.
Descargas
Citas
Abbasi, S. (2023). Plant–microbe interactions ameliorate phosphate-mediated responses in the rhizosphere: A review. Frontiers in Plant Science, 14, 1074279. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1074279
Blonde, C., Caddeo, A., Nasser, W., Reverchon, S., Peyraud, R., & Haichar, F. E. Z. (2025). New insights in metabolism modelling to decipher plant–microbe interactions. New Phytologist, 246(4), 1485-1493. https://doi.org/10.1111/nph.70063
Boo, A., Toth, T., Yu, Q., Pfotenhauer, A., Fields, B. D., Lenaghan, S. C., Stewart, C. N., & Voigt, C. A. (2024). Synthetic microbe-to-plant communication channels. Nature Communications, 15(1), 1817. https://doi.org/10.1038/s41467-024-45897-6
Chen, Z., & Jiang, S. (2026). Chemical Signaling and Metabolomic Crosstalk in Endophytic Fungi–Medicinal Plant Symbioses for Natural Product Discovery and Sustainable Bioproduction. Metabolites, 16(3), 164. https://doi.org/10.3390/metabo16030164
Compant, S., Cassan, F., Kostić, T., Johnson, L., Brader, G., Trognitz, F., & Sessitsch, A. (2025). Harnessing the plant microbiome for sustainable crop production. Nature Reviews Microbiology, 23(1), 9-23. https://doi.org/10.1038/s41579-024-01079-1
Feierabend, M., & Töpfer, N. (2025). In silico encounters: Harnessing metabolic modelling to understand plant–microbe interactions. FEMS Microbiology Reviews, 49, fuaf030. https://doi.org/10.1093/femsre/fuaf030
Fouad, N., Elzayat, E. M., Amr, D., El-Khishin, D. A., Radwan, K. H., Youssef, A., Khalaf, A. A., Ahmed, H. A., Radwan, E. H., Tawkaz, S., & Baum, M. (2026). Rhizosphere Microbiome Engineering for Climate-Smart Agriculture: From Synthetic Consortia to Precision Decision Support. Microorganisms, 14(5), 1138. https://doi.org/10.3390/microorganisms14051138
Ge, A.-H., & Wang, E. (2025). Exploring the plant microbiome: A pathway to climate-smart crops. Cell, 188(6), 1469-1485. https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.035
Hanif, M. S., Tayyab, M., Baillo, E. H., Islam, M. M., Islam, W., & Li, X. (2024). Plant microbiome technology for sustainable agriculture. Frontiers in Microbiology, 15, 1500260. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1500260
Kebede, E. (2021). Contribution, Utilization, and Improvement of Legumes-Driven Biological Nitrogen Fixation in Agricultural Systems. Frontiers in Sustainable Food Systems, 5, 767998. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.767998
Kumar, G. A., Kumar, S., Bhardwaj, R., Swapnil, P., Meena, M., Seth, C. S., & Yadav, A. (2024). Recent advancements in multifaceted roles of flavonoids in plant–rhizomicrobiome interactions. Frontiers in Plant Science, 14, 1297706. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1297706
Leggieri, P. A., Liu, Y., Hayes, M., Connors, B., Seppälä, S., O’Malley, M. A., & Venturelli, O. S. (2021). Integrating Systems and Synthetic Biology to Understand and Engineer Microbiomes. Annual Review of Biomedical Engineering, 23(1), 169-201. https://doi.org/10.1146/annurev-bioeng-082120-022836
Lutz, S., Bodenhausen, N., Hess, J., Valzano-Held, A., Waelchli, J., Deslandes-Hérold, G., Schlaeppi, K., & Van Der Heijden, M. G. A. (2023). Soil microbiome indicators can predict crop growth response to large-scale inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi. Nature Microbiology, 8(12), 2277-2289. https://doi.org/10.1038/s41564-023-01520-w
Lyu, D., Zajonc, J., Pagé, A., Tanney, C. A. S., Shah, A., Monjezi, N., Msimbira, L. A., Antar, M., Nazari, M., Backer, R., & Smith, D. L. (2021). Plant Holobiont Theory: The Phytomicrobiome Plays a Central Role in Evolution and Success. Microorganisms, 9(4), 675. https://doi.org/10.3390/microorganisms9040675
Misu, I. J., Kayess, Md. O., Siddiqui, Md. N., Gupta, D. R., Islam, M. N., & Islam, T. (2025). Microbiome Engineering for Sustainable Rice Production: Strategies for Biofertilization, Stress Tolerance, and Climate Resilience. Microorganisms, 13(2), 233. https://doi.org/10.3390/microorganisms13020233
Panek, J., Gryta, A., Maj, W., Mącik, M., Oszust, K., Pertile, G., Pylak, M., Siegieda, D., Hallama, M., Hatano, R., Kandeler, E., Pathan, S. I., Pietramellara, G., Malusa, E., Weber, J., Turnau, K., Różalska, S., & Frąc, M. (2026). Plant–soil–microbiome interactions: Mechanisms, advances, and challenges in sustainable agriculture and healthy agroecosystems. Frontiers in Microbiology, 17, 1762743. https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1762743
Parveen, G., Ansari, W. A., Kumar, N., & Jaiswal, D. K. (2026). Harnessing secondary metabolites of endophytic microbes: A next-generation biopesticide for crop disease management. Frontiers in Microbiology, 16, 1705702. https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1705702
Portal-Gonzalez, N., Wang, W., He, W., & Santos-Bermudez, R. (2025). Engineering plant holobionts for climate-resilient agriculture. The ISME Journal, 19(1), wraf158. https://doi.org/10.1093/ismejo/wraf158
Sharifi, R., & Ryu, C. (2021). Social networking in crop plants: Wired and wireless cross‐plant communications. Plant, Cell & Environment, 44(4), 1095-1110. https://doi.org/10.1111/pce.13966
Shokri, N., Robinson, D. A., Afshar, M., Alewell, C., Aminzadeh, M., Arthur, E., Broothaerts, N., Campbell, G. A., Eklund, L., Gupta, S., Harper, R., Hassani, A., Hohenegger, C., Keller, T., Kiener, M., Lebron, I., Madani, K., Marwala, T., Matthews, F., … Or, D. (2025). Rethinking Global Soil Degradation: Drivers, Impacts, and Solutions. Reviews of Geophysics, 63(4), e2025RG000883. https://doi.org/10.1029/2025RG000883
Tariq, A., Guo, S., Farhat, F., & Shen, X. (2025). Engineering Synthetic Microbial Communities: Diversity and Applications in Soil for Plant Resilience. Agronomy, 15(3), 513. https://doi.org/10.3390/agronomy15030513
Ullah, F., Ali, S., Siraj, M., Akhtar, M. S., & Zaman, W. (2025). Plant Microbiomes Alleviate Abiotic Stress-Associated Damage in Crops and Enhance Climate-Resilient Agriculture. Plants, 14(12), 1890. https://doi.org/10.3390/plants14121890
Wagh, S. G., Patil, A. M., Patil, G. B., Bhor, S. A., Pawar, K. R., & Shinde, H. (2026). Programmable Plant Immunity: Synthetic Biology for Climate-Resilient Agriculture. SynBio, 4(1), 1. https://doi.org/10.3390/synbio4010001
Zhang, Y., Jing, M., Lyu, L., Nie, L., Xu, X., Sun, R., Xu, X., Chen, S., He, S., Zhang, Y., Huang, P., Luo, W., Liang, J., Gao, G., Fan, K., Yang, T., Zhang, L., Fu, X., Allard, S. M., … Chu, H. (2026). Principles for Rigorous Design and Application of Synthetic Microbial Communities. Advanced Science, 13(10), e14750. https://doi.org/10.1002/advs.202514750
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2026 Juan Carlos Yaselga Loyo, José Ernesto Bejar Centeno, Jaime Floresmilo Males Fuertes, David Esteban Puyol Guevara, Edwar Tucto Cueva

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Eres libre de:
- Compartir : copiar y redistribuir el material en cualquier medio o formato
- Adaptar : remezclar, transformar y desarrollar el material
- El licenciante no puede revocar estas libertades siempre y cuando usted cumpla con los términos de la licencia.
En los siguientes términos:
- Atribución : Debe otorgar el crédito correspondiente , proporcionar un enlace a la licencia e indicar si se realizaron cambios . Puede hacerlo de cualquier manera razonable, pero no de ninguna manera que sugiera que el licenciante lo respalda a usted o a su uso.
- No comercial : no puede utilizar el material con fines comerciales .
- CompartirIgual — Si remezcla, transforma o construye sobre el material, debe distribuir sus contribuciones bajo la misma licencia que el original.
- Sin restricciones adicionales : no puede aplicar términos legales ni medidas tecnológicas que restrinjan legalmente a otros hacer algo que la licencia permite.














