Proteínas y metabolitos de Bacillus eficientes para el control de plagas y enfermedades
Para el agricultor, las enfermedades que sus cultivos pueden potencialmente sufrir, constituye una importante preocupación especialmente cuando su meta es la de adquirir mayores rendimientos por área cultivada.
Actualmente tal situación actual se torna más difícil ya que por una parte, la población aumenta, los rendimientos mundiales no siguen a ese ritmo de crecimiento, y cada día se hace más nocivo al ecosistema la utilización de productos químicos, por lo que cobra gran interés, el uso de controles biológicos dentro del programa de lucha integrada con vistas a contrarrestar en todo lo posible, la influencia negativa de las enfermedades. Entre los principales problemas que afectan a los cultivos se encuentran las enfermedades producidas por hongos fitopatógenos. El efecto que ocasionan puede ser la pérdida parcial o total del cultivo o merma en la producción, debido al efecto de las enfermedades fungosas, así como por el debilitamiento de la planta, lo cual provoca: ya sea daño de los tejidos, clorosis o bloquea el libre flujo de nutrientes de la planta. En la búsqueda de alternativas más efectivas, la atención se ha dirigido a las propiedades controladoras observadas en Bacillus subtilis.
Las propiedades antagónicas del género Bacillus han sido utilizadas para el control de enfermedades, disminuyendo los riesgos de contaminación del medio ambiente ocasionado por el uso indiscriminado de productos químicos. El Bacillus subtilis está considerada entre las bacterias esporuladas más importante en lo que se refiere a la producción de sustancias antibióticas dada su difusión en la naturaleza. Muestra la capacidad de inhibición del crecimiento micelial a más de 20 especies de hongos de importancia económica.
El potencial de Bacillus subtilis para sintetizar metabolitos con actividad antifúngica y antibacteriana se ha utilizado en el control biológico de fitopatógenos. La bacteria Bacillus subtilis puede servir como una alternativa más para el manejo integrado de enfermedades en frutas y vegetales de manera orgánica, así como en los cultivos del campo, sin tener efectos adversos con la fauna y recursos naturales. Una de esas estrategias está relacionada con la capacidad fijadora de nitrógeno y solubilizadora de fosfato de Bacillus spp., que ha despertado el interés de investigadores por conocer sobre los procesos metabólicos por medio de los cuales estos microorganismos brindan sus beneficios a la agricultura y al ambiente. La capacidad de estos microorganismos para producir compuestos orgánicos, realizar fijación biológica de nitrógeno (FBN) y solubilizar fosfatos (SF), son actividades que efectúan mediante enzimas como nitrogenasas y fitasas, con un efecto positivo en la promoción del crecimiento vegetal y en el aumento del potencial productivo.
Búsqueda de nuevos agentes de biocontrol contra patógenos de frutos en pre y postcosecha
Las cenicillas son enfermedades causadas por hongos que infectan hojas, tallos, flores y frutos en casi 10,000 especies de angiospermas. Su control tiene costos altos debido al uso de fungicidas y a la búsqueda de genotipos resistentes. Se sabe que Sphaerotheca humuli ha sido importante en Inglaterra por lo menos desde 1700, causando daños importantes por toda Europa Occidental y Rusia a finales de 1800. En 1912 causó pérdidas importantes en el Estado de Nueva York (USA). En Ohio algunas enfermedades de la Cenicilla Polvorienta han causado serias pérdidas en las plantas cultivadas como: trigo, cebada, cucurbitáceas y cultivos de rosas. Sphaerotheca macularis fue reportada en estado conidial en 1962 en Florida en plantas de Fragaria chiloensis que fueron importadas de Bélgica. Desde 1967, la enfermedad ha ocurrido esporádicamente en Florida.
El mildiú polvoriento aparece en hojas, peciolos, yemas jóvenes y frutos, como una masa blanca con aspecto de ceniza, compuesta de micelio denso e incontable número de esporas; forma colonias que se agrandan hasta cubrir la superficie entera de la parte inferior de la hoja, causando que los bordes de la hoja se enrollen, manchas de color rojizo aparecen en la superficie de las hojas. Las flores infectadas producen fruta deforme o carecen de fruta. Las flores infectadas severamente pueden quedar cubiertas completamente por micelio y morir. La fruta inmadura se pone dura y se deseca. La fruta madura e infectada aparenta tener muchas semillas y sustenta colonias que producen esporas de apariencia polvorienta.
Todos los hongos oídio requieren tejido vegetal vivo para crecer. En los hospederos caducifolios como la vid, frambuesas y los árboles frutales, el patógeno sobrevive de una estación a la siguiente en los tejidos infectados; en fresa el hongo puede sobrevivir en las hojas que quedan en las plantas durante el invierno.
La cenicilla aparece en hojas, peciolos y yemas jóvenes de las plantas, como una masa blanca con aspecto de ceniza, compuesta de micelio denso e incontable número de esporas. Bajo condiciones medioambientales favorables, la superficie de la hoja puede ser abarcada completamente, incluso llegar a cubrir ambas superficies y además provocar una defoliación prematura en las plantas. La infección puede alcanzar tejidos más profundos y llegar a tal grado que las hojas tomen una coloración amarilla y finalmente secarse.
Estos hongos son biotróficos. Las hifas presentan paredes finas, son flexuosas, en ocasiones rectas o geniculadas, de 3-4 µm de ancho. Forman apresorios de forma alterna. En su estado sexual, los cleistotecios se desarrollan en la superficie de las hojas del hospedante. Los poco frecuentes cleistotecios que forma miden entre 80 y 140 µm, con apéndices sin ramificaciones y contienen de 10 a 15 ascas. El estado asexual produce conidios hialinos, elípticos, de paredes delgadas y nacen en cadena a partir de conidióforos cortos, que no se ramifican y crecen en ángulo recto desde la superficie de la hoja. La cenicilla es favorecida generalmente por condiciones secas de la atmósfera y caliente favorecen la diseminación del patógeno, ya que esto influye positivamente en la colonización, esporulación y dispersión del patógeno. La enfermedad es favorecida por una moderada o alta humedad relativa y una intensidad lumínica baja.
Las temperaturas moderadas son propicias para el desarrollo de la enfermedad, su desarrollo óptimo se mantiene entre los 21 y 29° C, otro elemento que influye positivamente en la infección es la alta densidad de plantas cultivadas y follaje frondoso crean condiciones de humedad, temperatura y de cercanía entre plantas.
Prevención con la implementación de medidas de control
Dentro de las medidas preventivas y de control se encuentran las prácticas culturales adecuadas como son: eliminar los restos de plantas al final de la cosecha para evitar la preservación del hongo en ausencia de cultivos y con ello disminuir la densidad de inóculo primario para cultivos posteriores, evitar altas densidades de siembra, excesos de fertilización nitrogenada y de agua, realizar dentro de lo posible una correcta rotación de cultivos y óptima densidad de siembra, así como evitar la colindancia de cultivos hospedantes de estos agentes patógenos.
El uso de variedades resistentes mediante el mejoramiento genético ha constituido un logro importante para el control de esta enfermedad desde hace décadas. En ocasiones la intensidad de la enfermedad y/o un diagnóstico tardío de la misma hace necesario que se tenga que recurrir a tratamientos químicos. Estos se aplican con una frecuencia entre 7 y 10 días en dependencia del tipo de producto. De manera general se recomienda el uso de fungicidas químicos sistémicos con ingredientes activos en combinación con productos de contacto y antiespurulantes formulados a partir de clorotalonil.
Como control biológico se ha empleado últimamente a Bacillus subtilis es conocido por ser antagonista de muchos hongos y patógenos vegetales entre ellas las que pertenecen a los géneros Rhyzoctonia, Pythium, Phytophthora, Fusarium, Rhizopus, Mucor, Oidium, Botrytis, Colletotrichum, Erwinia, Pseudomonas y Xanthomonas y muchos géneros más; además puede reducir la incidencia de nemátodos. Las esporas de Bacillus subtilis cubren la superficie de la hoja previniendo la penetración de las esporas del hongo e infección de la planta; generando metabolitos lipopéptidos que rompen las membranas celulares del patógeno, causando un colapso y muerte.
En la agricultura moderna, se ha soslayado la sostenibilidad de la productividad agrícola. El uso de agroquímicos ha permitido obtener incrementos sustanciales en la producción, no obstante, sus efectos adversos están impactando de manera significativa la sostenibilidad de la agricultura. La práctica del monocultivo y la contaminación por el uso indiscriminado de agroquímicos han reducido la biodiversidad de los agroecosistemas, causando la inestabilidad de estos, la cual se manifiesta, entre otros efectos nocivos, en una mayor incidencia de plagas y enfermedades en los cultivos.
Esto y los problemas de seguridad y salud pública inherentes a la fabricación y uso de agroquímicos han conducido a la búsqueda y establecimiento de nuevas alternativas para el manejo de plagas y enfermedades.
Al instalarse en las raíces y hojas, induce a la planta a producir fitoalexinas que les dan resistencia a las plantas al ataque de hongos, bacterias y nemátodos patógenos
Como biofertilizante es una opción amigable para el suelo y el ambiente que da respuesta a la necesidad de implementar la agricultura sostenible