Por: Carlos Alberto Vargas
Gerente comercial Biocrop S.A.S
Agrobacterium radiobacter k84 es una cepa bacteriana que se utiliza como biocontrolador en la agricultura para el manejo de la infección por Agrobacterium tumefaciens, bacteria patógena que causa la agalla de la corona en las plantas.
Por otro lado, Agrobacterium tumefaciens (=Rhizobium radiobacter) es una bacteria que causa tumores o agallas en el cuello de la raíz. La bacteria A. tumefaciens vive en el suelo y penetra en el huésped a través de pequeñas heridas, ubicándose en los espacios intercelulares desde donde pueden transferir parte de su material genético a la célula huésped. Este fragmento de ADN (T-DNA) es el que se integra en la planta y el que provoca la producción descontrolada de células y con ello los tumores. La temperatura óptima de crecimiento de la bacteria se encuentra en los 25-30ºC, tolerando máximas de 38ºC y temperaturas mínimas de 18ºC a partir de las cuales ralentiza su crecimiento y detiene su actividad.
En un principio, los tumores son pequeñas protuberancias de color claro, de consistencia blanda y superficie lisa, pudiéndose confundir estos síntomas con otros similares producidos por insectos, nemátodos, emisión de raicillas, etc. Posteriormente, estas agallas se desarrollan dando lugar a tumores redondos de entre 1-20 cm de diámetro, de color marrón con superficie irregular y consistencia dura.
Existen tratamientos antibióticos para el control de la enfermedad con resultados variables, pero inviables para su aplicación en plantas afectadas. La transmisión del patógeno a distancias cortas se lleva a cabo por medio de labores culturales como el riego, la maquinaria contaminada, etc., y por factores atmosféricos. En cambio, a larga distancia su propagación más habitual es debido a material vegetal contaminado.
Los mejores resultados se obtienen mediante la adopción de medidas preventivas como: utilización de material sano, desinfección de semillas, estaquillas y plantones. También se han descrito métodos preventivos de control biológico mediante cepas no virulentas en el sector agrícola.
El control químico de la agalla de la corona es inefectivo o impracticable a escala comercial. Erradicantes como el petróleo destruyen el tejido de la agalla, pero en la temporada siguiente aparecen otras nuevas en los sitios tratados. La aplicación de potasio al suelo, con dosis moderadas de nitrógeno, aumenta la resistencia de la madera a las grietas y daños por heladas. Así se dificulta la entrada de la bacteria o la formación de agallas en plantas ya infectadas. En vides, la aplicación de fungicidas cúpricos en primavera puede reducir la aparición de agallas en troncos y cordones. Debe tenerse presente que algunas variedades de vid, como Merlot, son particularmente sensibles al daño por cobre. Las nuevas plantaciones deben ser iniciadas con plantas sanas en un sitio no infestado con la bacteria. En la propagación por estacas, especialmente de frambuesa y vid, las plantas madre deben estar libres de la infección. Se debe desinfectar las herramientas de poda con una solución de cloro de uso doméstico al 10% o de permanganato de potasio al 0,5%. Los suelos cultivados con plantas susceptibles deben ser sometidos a rotaciones con cereales o empastadas de gramíneas por 4 a 5 años. Suelos pesados, alcalinos y con exceso de humedad favorecen el desarrollo de la enfermedad.
La ciencia agrícola ha desarrollado en los últimos años, bio-productos utilizables en el control y regulación de los tumores inducidos por A. tumefaciens. La Infección por Agrobacterium tumefaciens ha sido controlada mediante las razas virulentas de Agrobacterium radiobacter. Se trata de una bacteria no patógena productora del antibiótico agrocin que inhibe o mata a algunas razas de Agrobacterium tumefaciens. Se aplica sumergiendo las raíces en una suspensión de la bacteria (Agrobacterium radiobacter más agua), antes de plantar. El tratamiento es efectivo únicamente como preventivo.
Aplicar una sola cepa seleccionada por su virulencia hacia una enfermedad puede llegar a resultar en una supresión corta y limitada de la enfermedad. Dos o más cepas diferentes genéticamente pueden ser requeridas para iniciar y mantener un control más eficiente y continuo sobre una dispersión de la enfermedad heterogénea en el campo. El uso de mezclas de biocontroladores ya ha sido reportado en diferentes partes del mundo y, en todos los casos, los mejores resultados se han obtenido cuando se han utilizado mezclas de cepas. Agrupar las cepas por grupos genéticos y respecto a la patogenicidad de las cepas, -normalmente las mezclas de cepas-, permite observar efectos sinérgicos y antagónicos, ya que, al mezclar cepas similares genéticamente, no se observan diferencias significativas respecto a la virulencia. Al mezclar cepas con virulencias superiores al 85% y diferentes genéticamente, se obtienen controles de las enfermedades con porcentajes más que satisfactorios (en muchos casos, porcentajes de mortalidad por encima del 90%) y se mostró que el potencial controlador de estas mezclas como promisorias en las regulaciones de plagas y enfermedades.
El género Bacillus ha sido reconocido por ser uno de los principales ACB (Agentes de Control Biológico) en el área agroindustrial gracias a sus propiedades de producción de metabolitos secundarios antagonistas de algunos fitopatógenos y a la formación de endosporas, lo cual lo hace interesante en la investigación y comercialización de bioinsumos. Se conoce también que las bacterias pertenecientes a B. amyloliquefaciens usan cerca del 8.5% de su genoma en la síntesis de metabolitos secundarios, como los lipopéptidos (LPs), que han demostrado ser activos contra un rango amplio de fitopatógenos a nivel in vitro e in vivo. Dentro de estos fitopatógenos se encuentra la bacteria R. solanacearum, un microorganismo agente causal de la marchitez bacteriana en un gran espectro de especies de plantas a nivel mundial, incluidos el banano y plátano.
Bacillus amyloliquefaciens interrumpe el crecimiento de las hifas y previene la germinación de las esporas después del contacto con el patógeno en la superficie de la hoja. Sus propiedades fungicidas se deben a la producción y secreción de lipopéptidos iturina A y surfactina, metabolitos antimicrobianos que son antagonistas del patógeno. Son sustancias surfactantes fuertes que han demostrado daños a la membrana in vitro. La cepa de Bacillus amyloliquefaciens coloniza el desarrollo de sistemas de brotes de plantas, suprimiendo por competición (espacio y nutrientes) los organismos patógenos e induce la respuesta de resistencia sistémica de la planta, indicada por la producción mejorada de peroxidasa. Funciona al prevenir un mayor crecimiento de hongos ya presentes, pero además forma una capa protectora en la superficie de la planta para prevenir un mayor crecimiento de hongos. Estimula los mecanismos de defensa naturales de la planta permitiendo su uso dentro de una estrategia integrada de plagas, tiene tres modos de acción: mediante producción de metabolitos antimicrobianos, compitiendo por el espacio en superficies vegetales y activando la inducción de defensas de las plantas.
Es bien conocido el impacto que causa el uso masivo de productos fitosanitarios sintéticos en el medio ambiente y en la salud de los consumidores. Por este motivo se ha reorientado el control de enfermedades en las plantas hacia el uso racional de fungicidas y bactericidas, y la aplicación de métodos menos tóxicos y con menor impacto ambiental, con el fin de obtener un buen control de los agentes patógenos reduciendo la cantidad de tratamientos realizados. Esta reorientación en el control ha sido en parte forzada por una demanda social de productos agrícolas más sanos.
Otro punto importante a tener en cuenta es el proceso de producción a nivel industrial. La necesidad de disponer de productos con una mayor vida útil requiere la preparación de estos productos preferiblemente en forma de sólido deshidratado o en tecnologías liquidas con formulaciones eficientes. Los procesos de formulación utilizados requieren etapas que podrían afectar significativamente a la viabilidad de los microorganismos, si no se cuenta con una formulación adecuada en cada uno de los casos, obteniendo un rendimiento muy elevado al final del proceso. Por lo tanto, a pesar de los esfuerzos realizados existe todavía la necesidad de cepas bacterianas alternativas a las existentes que, aun siendo eficientes en el control de hongos fitopatógenos, también muestren eficacia en el control de la infección causada por bacterias fitopatógenas y que superen los inconvenientes del estado de la técnica.
Con vistas a su uso en el control de plagas, los agentes plaguicidas suelen ser formulados en composiciones que incluyen también aditivos adecuados para el uso agrícola para el que están diseñados. Las composiciones pueden ser sólidas (incluyendo, por ejemplo, concentrado de bacterias deshidratadas) o líquidas (incluyendo suspensiones concentradas de bacterias).
“Compuestos adecuados para el uso agrícola” se refiere a aquellos compuestos y/o materiales que son adecuados para su uso en agricultura. En general, dichos compuestos deben ser no tóxicos para el ser humano y, preferentemente, deben ser respetuosos con el medio ambiente. En una realización particular, las composiciones plaguicidas pueden contener compuestos para mejorar la adherencia de las cepas en las plantas a tratar, compuestos fitofortificantes, nutrientes, humectantes, estabilizantes, osmoprotectores, antioxidantes, protectores solares, compuestos tamponadores o combinaciones de los mismos.
Complentariamente, tenemos el Bacillus pumilus un microorganismo no patógeno que se encuentra en todas partes: agua, suelo, aire y residuos en descomposición de las plantas.
Produce proteasas y otras enzimas que le permiten degradar una gran variedad de sustratos naturales y contribuir al reciclaje de nutrientes.
Bacillus pumilus impide la germinación de esporas por la formación de una barrera física y, posteriormente, las coloniza; actúa interrumpiendo el metabolismo celular destruyendo las paredes celulares de los patógenos en diferentes sitios y causando la destrucción total de los mismos.
Su modo de acción lo convierte en un efectivo fungicida capaz de evitar el desarrollo de resistencias de los patógenos. Es un fungicida preventivo y curativo que puede hacer parte de programas de rotación con otros fungicidas; su efecto sobre las enfermedades se prolonga entre 12 y 14 días dependiendo de la presión del patógeno y de las condiciones climáticas que favorezcan el desarrollo de la enfermedad.
La síntesis y ensamblaje de polipéptidos antimicrobianos como las iturinas, fengicinas y gramicidinas requieren de la expresión de varios genes codificados en el genoma bacteriano que intervienen en su formación, principalmente de tipo sintetasas. La presencia de estos genes asociados en cepas de Bacillus spp. de origen nativo, preferiblemente, es un factor determinante para establecer si la antibiosis es el mecanismo de acción que induce muerte al fitopatógeno, teniendo en cuenta que es el utilizado por la mayoría de las cepas. Sin embargo, esta identificación debe ser complementada con análisis de expresión génica; cuantificación de ARNm o aislamiento y purificación del péptido por cromatografía o Western Blot que podrían ser efectivas para establecer si los genes son productores de los polipéptidos en mención. Por tanto, las técnicas moleculares al servicio de la agricultura ofrecen un amplio panorama para el conocimiento más profundo de todos los mecanismos que intervienen en las relaciones antagónicas. La resistencia sistémica inducida (RSI) por especies bacterianas asociadas con plantas por varias cepas de especies de B. amyloliquefaciens, B. subtilis, B. pasteurii, B. cereus, B. pumilus, B.mycoides y B. sphaericus reducen significativamente la incidencia o la gravedad de varias enfermedades en diversidad de cultivos, lo que debe generar el uso progresivo y más eficiente de estas a través del uso de técnicas moleculares con un enfoque estratégico de control biológico.
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