Avances en el control biológico de la fusariosis del maíz en Sinaloa

Avances en el control biológico de la fusariosis del maíz en Sinaloa
Dr. Ignacio E. Maldonado Mendoza, Dr. Jesús Damián Cordero Ramírez, MC
Glenda Lizárraga Sánchez, MC Karla Yeriana Leyva Madrigal, MC Alejandro
Miguel Figueroa López, MC Juan Carlos Martínez Álvarez y Miguel Ángel Apodaca
Sánchez1.
Instituto Politécnico Nacional. CIIDIR-Sinaloa. Departamento de Biotecnología
Agrícola.
Laboratorio de Ecología Molecular de la Rizósfera.
Boulevard Juan de Dios Bátiz Paredes No. 250. AP 280.Guasave, Sinaloa,
México.
Tel (687) 8729626 Ext. 87652.
1Universidad
Autónoma de Sinaloa. Escuela Superior de Agricultura del Valle del
Fuerte. Juan José Ríos, Guasave, Sinaloa, México.
e-mail: imaldona@ipn.mx; ignacioemaldonado@yahoo.com.mx.
INTRODUCCIÓN
El monocultivo de maíz en el estado de Sinaloa ha propiciado las condiciones
necesarias para la proliferación de enfermedades que representan un alto riesgo
para el cultivo. En el año 2006 se observó un aumento en la incidencia de lotes
que presentaban pudrición del tallo y raíz en el norte del estado, por lo que
durante los ciclos otoño-invierno (OI) 2006-2007 y primavera-verano (PV) 2007, la
Junta Local de Sanidad Vegetal del Valle del Fuerte (JLSVVF) realizó un
monitoreo del cultivo en campo enfocado a determinar la incidencia, distribución e
identificación del agente causal de dicha sintomatología. La identificación
mediante claves taxonómicas basadas en morfología le atribuyó esta enfermedad
al hongo Fusarium oxysporum el cual fue detectado en el 84 % de las parcelas de
maíz enfermas en el ciclo OI y en el 70 % de las parcelas enfermas en el ciclo PV.
Se observó que la severidad de la enfermedad fue mayor en el ciclo PV donde se
detectó un 32 % de plantas con daños graves a diferencia del 13 % detectado en
1
el ciclo OI. Las plantas afectadas mostraban marchitez y muerte del follaje,
pudrición de la base del tallo, amarillamiento de las hojas inferiores,
achaparramiento, proliferación de raíces aéreas, entre otros. Además de la alta
incidencia del patógeno, se encontró que éste se encuentra ampliamente
distribuido en los municipios que comprenden las ocho zonas fitosanitarias de la
Junta Local de Sanidad Vegetal del Valle del Fuerte (JLSVVF); en los municipios
de Ahome, El Fuerte y Choix (Quintero-Benítez y Apodaca-Sánchez, 2008).
En su momento, la JLSVVF hizo énfasis en la amplia distribución del
patógeno y el inminente agravamiento de la enfermedad ocasionada por este
hongo si no se tomaban las medidas de prevención necesarias. Como estrategias
de control para este organismo se propuso la rotación de cultivos, uso de
fungicidas sistémicos en casos necesarios, cultivo de híbridos resistentes, manejo
adecuado del cultivo y el uso de microorganismos antagonistas como Trichoderma
(Quintero-Benítez y Apodaca-Sánchez, 2008).
En 2009, el grupo de trabajo del Laboratorio de Ecología Molecular de la
Rizósfera en el Departamento de Biotecnología Agrícola del CIIDIR-Sinaloa
encabezado por el Dr. Ignacio Maldonado Mendoza realizó la identificación
molecular de este hongo utilizando la región ITS del ADN ribosomal y se
determinó que la especie causante de la pudrición de tallo y raíz era F.
verticillioides (Lizárraga-Sánchez, 2010; Figueroa-López, 2011).
A partir del monitoreo en campo se han realizado esfuerzos para conocer al
patógeno, entender la enfermedad y proponer estrategias de control para la
misma. La JLSVVF detectó un bajo porcentaje de semilla infectada con F.
verticillioides (Datos no publicados). García-Espinoza (2009) detectó de un 2% a
23% de incidencia de F. verticillioides en semillas de 11 híbridos de maíz de
importancia en Sinaloa. Es importante señalar que la identificación de la especie
se realizó mediante características morfológicas del hongo cultivado en distintos
medios apropiados para el crecimiento de este hongo como papa dextrosa agar
(PDA) y agar hojas de clavel (CLA). A pesar de que la infección de la semilla
representa una fuente de inóculo, la utilización de ésta no necesariamente
desencadena la enfermedad, puesto que ésta se encuentra muy influenciada por
2
los factores ambientales y el manejo del cultivo. En el estado se corre el riesgo de
experimentar problemas graves puesto que el manejo del cultivo en ocasiones no
es el adecuado y a esto se le suma el establecimiento del patógeno en los lotes
ocasionado por el monocultivo (Quintero-Benítez y Apodaca-Sánchez, 2008).
Para comprobar la transmisión de la enfermedad vía semilla, GarcíaEspinoza (2009) determinó la patogenicidad1 (1patogenicidad: capacidad de un
patógeno de causar daño en una planta, esto se mide en ocasiones como
porcentaje que le causa a una planta) de los aislados en plántulas de maíz.
Para ello se basó en los caracteres morfológicos de la especie formando tres
grandes grupos y determinó la patogenicidad de 15 aislados (5 por cada grupo).
Sus resultados demuestran que distintos aislados de F. verticillioides tienen
porcentajes de patogenicidad diferentes que van desde 25 hasta 48% de
severidad de daño en tallo y raíz a los 12 días después de la inoculación. Este
trabajo de tesis a nivel licenciatura representó el primer reporte conocido de
caracterización detallada de aislados de F. verticillioides en Sinaloa.
Con toda esta problemática en aumento, se están realizando los primeros
esfuerzos para contrarrestar los efectos de la fusariosis en el estado y el control
biológico es la estrategia elegida para este fin. En el año 2009, surgió el proyecto
“Obtención y evaluación de un banco de germoplasma de microorganismos
nativos de Sinaloa asociados a maíz para desarrollar bioprotectores para el control
de Fusarium” que tiene como objetivo final la obtención de un producto biológico a
base de bacterias antagonistas a Fusarium. Dicho producto deberá incluir las
dosis necesarias y modo de aplicación para obtener el efecto deseado en los
campos sinaloenses.
De lo anterior han surgido proyectos encaminados a cumplir con el objetivo
final.
Cordero-Ramírez
(2013),
creó
un
banco
de
germoplasma
de
microorganismos de la rizosfera de maíz denominado CIIDIR-003 el cual cuenta
con 11,520 microorganismos pertenecientes a los phyla2 (2nivel de organización
de algunos grupos de bacterias, el cual es importante conocer porque en
algunos de estos se localizan los grupos bacterianos importantes para el
control biológico. P. ej: los Firmicutes incluyen a los Bacillus y las
3
Proteobacterias a las Pseudomonas) Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria
y Bacteroidetes. Adicionalmente, en colaboración con los Dres. Rubén Félix
Gastélum y Miguel Ángel Apodaca Sánchez, se creó un banco de 117 aislados
presuntivos de F. verticillioides obtenidos de diferentes semillas de híbridos de
maíz (García-Espinoza, 2009) y de los sitios de muestreo donde se obtuvieron las
muestras de rizósfera3 (3zona pegada a las raíces donde existe una gran
actividad microbiana, normalmente ocupa 1-2 mm alrededor de las raíces)
para la creación del banco CIIDIR-003 (Cordero-Ramírez, 2013).
Figueroa-López (2011 y 2013), realizó un monitoreo masivo del banco
CIIDIR-003 para obtener antagonistas a F. verticillioides. Las pruebas de
antagonismo se realizaron tanto en medio líquido, como sólido, obteniendo 622 y
42 antagonistas respectivamente. La mayoría de los aislados pertenecen al
género Bacillus y sólo algunos pudieron identificarse hasta nivel de especie tales
como B. cereus, B. thuringiensis, B. subtilis, B. megaterium y Paenibacillus
polymyxa con la secuenciación del gen 16S del ADN ribosomal (Cordero-Ramírez,
2013).
Otros grupos de trabajo en Sinaloa han realizado estudios de biocontrol e
incidencia de F. verticillioides en maíz en Sinaloa. El trabajo realizado por GarcíaPérez et al., (2011) reporta una incidencia4 (4incidencia se refiere al número de
plantas expresado en porcentaje del total de plantas analizadas que
presentan síntomas de enfermedad) de más del 40% en 54 lotes muestreados,
así como la distribución de Fusarium en la zona centro-sur del Estado de Sinaloa.
En este trabajo el grupo de García-Pérez, creó un banco de cultivos monospóricos
que le ha permitido identificar la presencia de F. oxysporum en muestras de tallo
de maíz infectado y F. verticillioides en mazorca empleando una técnica de
monitoreo denominada PCR (Reacción en cadena de la Polimerasa) que consiste
en reconocer específicamente una región de ADN de una especie en particular.
Lizárraga-Sánchez (2010) evaluó el efecto de los hongos Beauveria bassiana,
Trichoderma harzianum, la bacteria Bacillus subtilis y el hongo micorrízico
arbuscular Glomus fasciculatum5 (5un microorganismo que se asocia de
manera simbiótica, esto es benéfica, a las raíces de las plantas) en la
4
incidencia y severidad de la pudrición de mazorca y tallo, inoculando la semilla
antes de la siembra y/o asperjando la suspensión del microorganismo en el follaje.
La incidencia de pudrición de tallo fue del 100 % en todos los tratamientos y no se
registraron diferencias significativas en la severidad de la pudrición. Sin embargo,
la incidencia de pudrición de mazorca se vio disminuida en el tratamiento con G.
fasciculatum (6 %) en semilla y en el tratamiento B. bassiana (4.74 %) en semillafollaje con respecto al control (58.64 %). Además, identificó molecularmente seis
aislados de hongos asociados a granos de maíz recién cosechados y su
incidencia.
Lizárraga-Sánchez
(2010)
reporta
la
presencia
de
Fusarium
verticillioides, Penicillium pinophilum y Aspergillus sp con incidencias en semilla de
89.2 %, 94.2 % y 16.8 % respectivamente. Los tratamientos con G. fasciculatum
en semilla y B. bassiana en semilla-follaje disminuyeron significativamente la
incidencia de F. verticillioides en grano registrando 33.3 % y 28.3 %
respectivamente con relación a un 89.2 % en el tratamiento testigo.
La pudrición ocasionada por F. verticillioides en maíz difícilmente puede ser
controlada con productos químicos debido a múltiples factores como por ejemplo,
la característica endofítica de la infección (Bacon et al., 2001). El control químico
de éste patógeno se realiza a nivel de semilla antes de la siembra, sin embargo
existen reportes de la inefectividad de los fungicidas empleados, así como
incrementos significativos en las concentraciones de fumonisinas en plantas
procedentes de semillas tratadas con agroquímicos así como en cultivos fúngicos
adicionados con fungicidas (Pereira et al., 2007; Falcão et al., 2011). Por otra
parte, algunos trabajos encaminados a evaluar algunos híbridos de maíz blanco
como tolerantes a Fusarium en el estado se han realizado ubicando algunos
híbridos como tolerantes de manera preliminar (García-Pérez et al., 2011), y éstos
deben ser corroborados. La problemática en el estado es que cada año se
siembran nuevos híbridos, cuya efectividad en resistir el ataque de este patógeno
es difícil de predecir ya que ni siquiera se tiene bien determinado la distribución del
agente (o agentes) causales de la sintomatología que acompaña la fusariosis del
maíz. Por esto, un manejo empleando aquellas variedades con mayor tolerancia al
Fusarium resulta difícil de implementar.
5
Por todo lo anterior, la tendencia actual es la búsqueda de agentes
bioprotectores capaces de combatir las infecciones ocasionadas por F.
verticillioides. El biocontrol, como se le denomina a esta práctica, es el uso de
organismos y sus productos para combatir plagas y patógenos. Estos organismos
incluyen parásitos, parasitoides, predadores, antagonistas, competidores y
patógenos que reciben el nombre de “agentes de biocontrol” (BCAs por sus siglas
en inglés) y son capaces de combatir problemas agrícolas ocasionados por
malezas, hongos, bacterias, insectos, etcétera (Waage et al., 1988).
Entre los BCAs se encuentran las BPCV (Bacterias Promotoras del
Crecimiento Vegetal), las cuales son bacterias de vida libre que colonizan la
rizósfera y benefician el crecimiento de las raíces. Se han identificado bacterias de
diferentes géneros como promotoras de crecimiento vegetal pero principalmente
predominan las de los géneros Bacillus y Pseudomonas. Las BPCV ejercen un
efecto directo sobre el crecimiento de las plantas mediante la producción de
fitohormonas (Vessey, 2003), solubilizando fosfatos inorgánicos (Gyaneshwar et
al., 2002), o bien incrementando la toma de hierro mediante sideróforos (Buyer et
al., 1993). Algunas BPCV tienen un efecto directo sobre el patógeno, esto es que
actúan suprimiendo el desarrollo de microorganismos dañinos que afectan el
crecimiento o el desarrollo de las raíces, y actúan sobre ellos mediante
mecanismos como antibiosis, parasitismo, competencia por nutrientes o espacio
dentro de la cercanía de las raíces o a través de la activación de los mecanismos
de defensa de las plantas.
En la actualidad, se busca implementar técnicas de control biológico de
enfermedades, o de organismos-plaga, para diferentes cultivos a nivel regional. En
estudios previos realizados en el Laboratorio de Ecología Molecular de la
Rizósfera del CIIDIR-Sinaloa, se seleccionaron microorganismos aislados de la
rizósfera de maíz como potenciales antagonistas a F. verticillioides, evaluados en
dos variedades de maíz con resultados favorables. Por lo que a partir de estas
pruebas se seleccionaron tres aislados con potencial antagónico, los aislados A)
Bacillus megaterium, B) Bacillus cereus y C) Bacillus sp. Estos aislados fueron
elegidos para realizar una prueba de validación en campo (Lizárraga-Sánchez,
6
2013, Tesis de doctorado en proceso). Basado en los resultados obtenidos en las
pruebas de campo, se propone caracterizar detalladamente los mecanismos de
antagonismo y promoción del crecimiento vegetal del aislado B identificado como
Bacillus cereus, ya que además de los resultados que se obtengan en campo, el
entender los mecanismos de acción que son responsables de inhibir a este hongo,
aportará información que se puede utilizar a futuro como uno de los criterios a
considerar para la formulación de los productos agrobiológicos derivados de este
proyecto para combatir este patógeno en maíz. Adicionalmente, este conocimiento
puede llevarnos a la realización de formulaciones que puedan emplearse para el
control de éste u otros hongos fitopatógenos en otros cultivos además de maíz.
Figura 1. A) Lote infestado con el hongo causal de la fusariosis del maíz: Fusarium
verticillioides y tratado con Bacillus cereus en campo experimental El Realito, FPS.
B) Lote control infestado con Fusarium verticillioides pero no tratado con bacteria.
Fotografías tomadas en mayo del 2012. Nótese la diferencia de altura y vigor de
las plantas en A comparado a B. En B se puede observar síntomas de
senescencia en la base de las plantas, lo cual no se observa en el lote tratado con
B. cereus.
7
Pruebas de validación en campo de las tres mejores bacterias antagonistas
al hongo fitopatógeno F. verticillioides
Se realizó una primera prueba de validación en el campo experimental de FPS, El
Realito, ubicado en el municipio del Fuerte, con los tres mejores antagonistas a F.
verticillioides. El trabajo se realizó en el ciclo agrícola otoño-invierno de 2012. La
preparación del terreno se hizo de acuerdo a la tecnología utilizada por los
productores de maíz en la región (INIFAP, 2003) y se utilizaron semillas del híbrido
de maíz blanco de Asgrow, Garañón. La incidencia de la pudrición de tallo fue
evaluada en la etapa final del cultivo (159 dds), disminuyendo hasta en 40% la
incidencia de pudrición de tallo con respecto al control con F. verticillioides. El nivel
de severidad se evaluó al mismo tiempo y se encontró que los tratamientos con
los aislados A, B y las combinaciones A+C y B+C, presentaron diferencias
significativas disminuyendo la severidad en grano con respecto al control absoluto
y al control con F. verticillioides. Un análisis detallado sugiere que B. cereus “B” es
el antagonista con un mejor comportamiento en campo (Figura 1). Estos
resultados se corroboraron en el ciclo 2012-2013 en una segunda prueba de
validación en campo con B. cereus en dos lotes experimentales, una repetición del
experimento en invernadero y en el Campo Experimental El Realito y otra con un
productor cooperante, ambas pruebas corroboraron los resultados y permitieron
descubrir que la bacteria no solo es capaz de disminuir la severidad e incidencia
de la fusariosis del maíz en mazorca, sino que promueve un aumento en la
producción del grano incrementando la producción de 1.4 a 2 Ton/Ha (Figura 2)
dependiendo del híbrido de maíz blanco del que se trate.
8
Figura 2. A) Campo de maíz en Santa Rosa (Ahome) afectado con fusariosis
presentando acamado severo del cultivo en el período de secado. B) Campo de
maíz sano en Guasave, Sinaloa tratado con la bacteria B. cereus de la misma
edad que el cultivo en A. Ambos lotes fueron fotografiados en mayo del 2013. C)
Mazorcas obtenidas en el cultivo afectado por fusariosis (a la izquierda) y
mazorcas obtenidas en el cultivo sano (a la derecha).
Mecanismos que emplea la bacteria Bacillus cereus para el control de
crecimiento sobre el hongo F. verticillioides en maíz
9
El aislado Bacillus cereus ha demostrado en trabajos anteriores ser un candidato
como agente de biocontrol al reducir la severidad de F. verticillioides en plantas de
maíz en pruebas en macetas en un 47% (Figueroa-López, 2011). Este aislado se
ha caracterizado en el laboratorio y muestra una amplia variedad de mecanismos
de defensa al tener capacidad de producir enzimas6 (6las enzimas son
moléculas de origen proteico que tienen la capacidad de utilizar algúna
molecula blanco de muy distinta naturaleza, por ejemplo pueden degradar
azúcares, grasas u otras proteínas) que degradan diferentes componentes del
hongo como quitinasas, proteasas y enzimas celulolíticas así como mecanismos
que disminuyen el aporte de nutrientes al hongo como los sideróforos7 (7los
sideróforos son moléculas que son capaces de permitir dos cosas: que la
planta tome de manera más efectiva el hierro y disminuye la cantidad de
hierro para el hongo patógeno). Otro mecanismo que se estudia en nuestro
grupo, es la capacidad de esta bacteria para producir algunas moléculas con
capacidad antibiótica8 (8un antibiótico es una sustancia capaz de matar a
algún otro microorganismo, por ejemplo: el B. cereus es capaz de liberar
sustancias antibióticas que afectan el desarrollo o crecimiento del F.
verticillioides) (lipopéptidos antifúngicos) tales como la zwitermicina (Silo-Suh et
al., 1994) y kanosamina (Milner et al., 1996) como mecanismo de defensa contra
patógenos.
En bacterias, las enzimas quitinasas tienen actividad degradadora de hongos. La
quitina y los β-1,3-glucanos son componentes estructurales de la pared celular de
hongos. Las quitinasas y las β-1,3-glucanasas secretadas por los antagonistas se
han sugerido como las enzimas claves en el proceso lítico de la pared celular
fúngica (Lorito et al., 1994). La pared celular al ser atacada por estas enzimas
causa efectos profundos en el crecimiento y la morfología de la célula fúngica,
pudiendo causar hasta la muerte celular del mismo por lisis. Dada su localización
en el exterior de la célula, la pared es el primer lugar de interacción con el
hospedero, jugando un papel muy importante en el desarrollo de la acción
patogénica del hongo sobre la planta (Nimritcher et al., 2005). Mediante la
producción de enzimas hidrolíticas como quitinasas, este aislado puede inhibir a
10
los hongos fitopatógenos. Dado el papel vital que la pared celular juega en la
fisiología del hongo, puede considerarse a ésta como el talón de Aquiles de los
hongos y por tanto, una parte muy importante para la acción de los organismos de
control de este tipo de patógenos (Heitman, 2005).
Al encontrarse en la rizósfera, la bacteria puede inhibir al patógeno por diferentes
mecanismos, uno más que está reportado para Bacillus cereus y coincide con
resultados obtenidos previamente en trabajos del grupo, es la producción de
sideróforos, limitando nutrientes como el hierro, necesario para la proliferación de
hongos patógenos (Wilson et al., 2006). Los sideróforos producidos por las
bacterias promotoras del crecimiento vegetal son capaces de inhibir a patógenos
de raíces, esto se logra creando condiciones limitantes de hierro en la rizósfera
(Kurek et al., 2003).
Las especies del género Bacillus son activas productoras de proteasas
extracelulares (Sierecka, 1998), característica que posee nuestro aislado,
ejerciendo un efecto inhibitorio sobre F. verticillioides ya que estas enzimas son
capaces de degradas las proteínas de pared y membrana del hongo. Esta especie
se ha reportado que es capaz de ejercer a través de este mecanismo el control
sobre otros patógenos de plantas como Fusarium oxysporum, F. solani y Pythium
ultimum (Chang et al., 2009).
Identificación de especies de Fusarium presentes en la Zona Norte del
Estado de Sinaloa.
Establecer la identidad del organismo causante de la enfermedad es el primer
paso hacia un control efectivo. La taxonomía de F. verticillioides es compleja. F.
verticillioides pertenece a un grupo de hongos denominado complejo Gibberella
fujikuroi (CGF). Este complejo está formado por organismos muy similares y/o
idénticos entre sí morfológicamente y consta de varias especies biológicas (Leslie
y Summerell, 2006). Esta situación dificulta la identificación de nuevos aislados
puesto que además de realizar observaciones morfológicas del organismo es
necesario analizar diferencias a nivel molecular y determinar su tipo sexual para
asignar el nombre de la especie con seguridad.
11
Actualmente las metodologías moleculares empleadas para separar e identificar
especies dentro del complejo Gibberella fujikuroi han permitido la identificación y
consecuente aparición de nuevas especies filogenéticas dentro del complejo
Gibberella fujikuroi que antes se consideraban como F. verticillioides.
Además de auxiliar en la identificación de nuevos aislados, las metodologías
moleculares permiten detectar variabilidad genética dentro y entre poblaciones.
Los organismos patogénicos poseen una alta variabilidad genética a comparación
de los no patogénicos, siendo los fitopatógenos los menos estudiados en este
aspecto. Llorens et al., (2006) agruparon hasta 75 especies de Fusarium
pertenecientes al complejo Gibberella fujikuroi. El presente proyecto estudia la
variabilidad genética de las poblaciones de F. verticillioides presentes en el norte
de Sinaloa empleando la técnica de secuenciación de diferentes regiones del
ADN9 (9Ácido Desoxiribonucleico, molécula que aloja toda la información
genética de un organismo, información que puede ser leída a través de la
metodología de secuenciación, la cual consiste en conocer la secuencia, o
palabras que conforman un pequeño pedazo de esta información) de una
colección de aislados monoconidiales10 (10monoconidiales se refiere a un
aislado que proviene de una sola espora, o conidio. Esto permite garantizar
que se trata de un organismo puro con el cual se está trabajando) de
Fusarium spp. Para identificar inequívocamente las especies presentes en
nuestros campos. Se han caracterizado 136 aislados monospóricos de nuestra
colección de aislados de la Zona Norte de Sinaloa secuenciando tres regiones: el
DNA ribosomal (ITS rDNA), el gen de la calmodulina y el gen del factor de
elongación 1-alpha11 (11estos tres genes son regiones del ADN comúnmente
empleadas para la identificación inequívoca a nivel de especie
de los
hongos pertenecientes a este complejo o grupo). De estos, 115 aislados de
raíces y grano mostraron porcentajes de identidad entre 97% y 100% con
Gibberella moniliformis (anamorfo12 (12anamorfo se refiere a la forma asexual
del hongo, este hongo normalmente se encuentra como organismo de tipo
asexual, su etapa sexual se conoce como Giberella moniliformes, por lo que
se dice que este organismo tiene dos formas, la sexual y la asexual, ésta
12
última se refiere a que el hongo no puede llevar a cabo reproducción sexual
con otros hongos y obtener diversidad genética a través de este mecanismo
de reproducción, sino las formas asexuales son consideradas muy estables
genéticamente): F. verticillioides). El resto de las secuencias (21) mostraron altos
porcentajes de identidad con otras especies del clado Gibberella fujikuroi tales
como F. nygamai, F. thapsinum, y F. andiyazi, sin embargo el análisis filogenético
del gen de la calmodulina y el factor de elongación-1-alpha confirmó la presencia
de cuatro especies del clado en el estado; F. verticillioides, F. nygamai y F.
thapsinum. (Leyva-Madrigal, Tesis de doctorado en proceso).
Obtención de un formulado bacteriano con larga vida de anaquel para el
control biológico de Fusarium en maíz.
La utilización de agentes de biocontrol contra Fusarium en maíz es una actividad
muy prometedora que incluye el tratamiento de la semilla, planta y suelo con
organismos antagonistas. Ya existen diversos estudios con bacterias, incluyendo
algunas del género Bacillus, que han mostrado efectos antagónicos hacia este
hongo fitopatógeno (Bacon, 2001; Gerber, 2010).
Aunque existe mucho trabajo de investigación cuyos resultados han conducido a
la identificación de numerosas cepas de bacterias y otros microorganismos que
pueden actuar como potenciales agentes de biocontrol, algunos de los factores
que ha limitado su éxito comercial son una adecuada producción a gran escala de
biomasa y una apropiada tecnología de formulación (Boyetchko et al., 1998).
La composición del medio de cultivo, así como las condiciones de fermentación y
el tiempo de cultivo tienen un efecto determinante sobre la eficacia, estabilidad y
tolerancia a la desecación de muchos agentes de biocontrol. Sin la optimización
de dichas condiciones para la producción de biomasa con la calidad necesaria
para la formulación, se limita el éxito en la preservación de la viabilidad del
organismo durante los procesos de estabilización, secado y rehidratación
realizados en la producción de un formulado (Schisler, 2004). En nuestro grupo de
trabajo se analiza la posibilidad de producir un formulado en polvo a base de
esporas de las bacterias seleccionadas para el control biológico de F. verticillioides
13
en maíz. Esto es deseable ya que un formulado en polvo facilita la distribución,
transporte, almacenaje y alarga la vida de anaquel del microorganismo.
Actualmente se evalúa, empleando diferentes diseños estadísticos, el efecto de
diferentes fuentes de carbono y nitrógeno sobre la producción de esporas de un
aislado de Bacillus cereus con efecto antagonista a Fusarium verticillioides, para
optimizar la composición del medio de cultivo que permita la adecuada producción
de esporas. A la fecha, se ha obtenido una metodología que permite la producción
de 5.88 x 109 UFC/ml de medio de cultivo y se trabaja para incrementar la
producción de esporas (Martínez-Álvarez, Tesis de doctorado en proceso).
Una vez alcanzando la optimización de este proceso a nivel matraz de 0.5 L se
estandarizará la producción en fermentador de 3 L. Esta metodología deberá ser
transferida a alguna compañía de producción de agrobiológicos para lograr la
producción del formulado biológico a una mayor escala.
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