Por: Diego M. Torres
Technical Sales Representative Bayer
Dr. Miguel López Jara
Fundador y Gerente Técnico Diagnofruit Colombia SAS
Introducción
Botrytis cinerea, comúnmente conocido como moho gris, es uno de los patógenos más devastadores en la floricultura. Botrytis afecta particularmente la producción de rosas, un cultivo de alto valor económico y estético. Este hongo, caracterizado por su amplia distribución y capacidad de infectar diversos tejidos de la planta de rosa, ha presentado retos significativos debido a su rápida adaptación y resistencia a fungicidas convencionales. Esta aparición de cepas resistentes ha estimulado la búsqueda de enfoques innovadores en su manejo, centrados en la diversidad genética del patógeno y el uso de alternativas biológicas como Serenade (Bacillus amyloliquefaciens cepa QST 713), que proporcionan un nuevo enfoque sustentable para combatir esta enfermedad en los cultivos de flores, destacándose estudios recientes y avances prácticos aplicados en fincas colombianas. La comprensión de la diversidad genética de B. cinerea no solo ha revelado la necesidad de estrategias de manejo personalizadas, sino que también ha abierto nuevas vías para la implementación de controles biológicos más efectivos y respetuosos con el medio ambiente.
Nuevas metodologías para entender la diversidad genética
Investigaciones recientes realizadas por Bayer junto a Laboratorios Diagnofruit y algunas empresas del sector floricultor revelan una sorprendente diversidad genética de las poblaciones de B. cinerea presentes en las fincas de la sabana de Bogotá. Esta diversidad desafía la percepción de homogeneidad y réplica clonal del patógeno. Este hallazgo, denominado “Botryverso” en artículos previos para relacionarlo con los multiversos cinematográficos, implica la existencia en nuestros cultivos de múltiples variantes genéticas de Botrytis, generalmente conocidas como cepas, y cada una adaptada a las condiciones específicas de manejo en donde se encuentran, lo que complica su control (Gráfica 1).
Gráfica 1. Diversidad fenotípica de las muestras de Botrytis cinérea, tomadas en fincas de rosas de la Sabana de Bogotá.
Para estos estudios se han implementado metodologías de comprensión de resistencia bajo una mirada poblacional. Estas metodologías se utilizan ampliamente en y están siendo importadas por Laboratorios Diagnofruit a la floricultura colombiana. La aplicación de metodologías innovadoras, como el análisis poblacional y la secuenciación de ADN para mapear las variaciones genéticas entre las cepas, ha sido crucial para conocer las mutaciones predominantes y cómo se relacionan con su comportamiento fenotípico. Este conocimiento es muy útil para ayudar a desarrollar estrategias de manejo y control cada vez más efectivas.
En lo puntual, se obtuvieron datos de 6 fincas y 60 aislados de Botrytis, por lo que se analizaron poblaciones locales dentro de cada finca y una población general que engloba la totalidad de los datos obtenidos. Para cada uno de los aislados se realizó secuenciación génica buscando resistencia a activos y determinación de rasgos fenotípicos de resistencia representados por su EC50.
Con los datos obtenidos hemos validado que el patógeno posee una estructura poblacional compleja con múltiples cepas que pueden exhibir diferentes niveles de virulencia y resistencia a fungicidas, lo que complica los esfuerzos de control tradicionales y destaca la necesidad de estrategias de manejo casi personalizadas.
Esta variabilidad genética requiere una aproximación dinámica en el manejo de la enfermedad, incorporando tanto fungicidas como métodos biológicos para combatir las cepas presentes en cada finca.
Hallazgos genotípicos y fenotípicos de resistencia a SDHI
El análisis de la sensibilidad a los fungicidas inhibidores de succinato deshidrogenasa (SDHI) en poblaciones de B. cinerea de cultivos de rosa en Colombia reveló ciertos patrones de resistencia genotípica, representado por tipos de mutaciones específicas predominantes y su correlación fenotípica con los niveles de resistencia basados en la concentración efectiva media (EC50) para el SDHI fluopyram. Los hallazgos contribuyen a la estrategia de manejo integrado de Botrytis y al entendimiento académico de la resistencia a fungicidas.
Los SDHI, que interfieren en el complejo II de la cadena transportadora de electrones mitocondrial, son uno de los grupos químicos de mayor relevancia en el manejo de este patógeno. No obstante, las mutaciones en el gen SDHB que codifica para la subunidad B de la succinato deshidrogenasa, han sido identificadas como un factor determinante en la aparición de resistencia a SDHI. En este contexto, nuestro análisis genotípico y fenotípico proporciona una visión clara de cómo el hongo se va adaptando a los SDHI bajo presión química.
Bajo la mirada de nuestras nuevas metodologías para comprender la diversidad genética, averiguamos cuáles mutaciones pueden estar comprometiendo el control del patógeno mediante secuenciación del gen SDHB y determinamos las EC50 para fluopyram mediante ensayos de inhibición de crecimiento en medios de cultivo. Se realizaron análisis estándar de bioinformática para determinar las mutaciones, y se utilizó el análisis estadístico para clasificar los niveles de resistencia fenotípica (Gráfica 2.).
Gráfica 2. Mutaciones encontradas en el estudio; se hallaron 5 genotipos. Repartidos fenotípicamente en uno Sensible (WT), uno de baja resistencia (H272R), dos genotipos de resistencia media (P225F y N230I) y uno de resistencia alta (P225L).
Las mutaciones identificadas en el gen SDHB incluyen la P225L, P225F, H272R y N230I. La interpretación fenotípica de los valores EC50, utilizando un enfoque boxplot, permitió la clasificación de estas mutaciones en categorías de resistencia:
- El tipo silvestre (WT), sin mutaciones en el gen, exhibió la menor EC50, reflejando una sensibilidad elevada y, por ende, susceptibilidad a fluopyram.
- H272R, que presenta una EC50 con valores bajos con respecto a las demás mutaciones y muy cercanos a los genotipos tipo WT, indicando una resistencia baja.
- P225F y N230I muestran una dispersión en la EC50 mayor a H272R, lo que sugiere una resistencia moderada.
- P225L agrupa valores EC50 en un rango extremadamente superior, lo que señala una resistencia alta.
El espectro de resistencia a SDHI observado en las poblaciones de B. cinerea es consistente con los hallazgos documentados en la literatura científica: el fenotipo posee una influencia directa de las mutaciones presentes en el gen SDHB, y la necesidad de estrategias de manejo que contemplen rotaciones de fungicidas y métodos de control integrado para mitigar la evolución de la resistencia debe realizarse con conocimiento de dicho fenotipo poblacional.
Para el efectivo control de Botrytis el conocimiento es nuestro mejor aliado. Con las conclusiones de este estudio se logró estandarizar, en conjunto con Laboratorios Diagnofruit, una metodología para describir la resistencia de la población de una finca de manera ágil y práctica, con el fin de que se convierta en una herramienta de información para los floricultores que les permita una toma de decisiones óptimas e informadas.
Frecuencia de mutaciones en Sabana de Bogotá
Además, gracias al estudio realizado, logramos conocer la frecuencia de las mutaciones que confieren resistencia a los SDHI en la Sabana de Bogotá (Gráfica 3). El tipo susceptible WT (Tipo Silvestre) representa el 53.3% de los aislados totales, indicando que más de la mitad de las cepas de B. cinerea no presentan las mutaciones que otorgan resistencia y son del tipo silvestre. La mutación de baja resistencia H272R aparece en el 18.3% de los aislados totales, lo que sugiere que es una mutación significativa dentro de las poblaciones estudiadas. Otra mutación significativa es la de resistencia moderada P225F, que está presente en el 23.3% de los aislados totales analizados. Finalmente, las mutaciones de resistencia moderada N230I y resistencia alta P225L se encuentran en un 3.3% y 1,8 % de los aislados totales, lo que implica una presencia menor en la población en comparación con las otras mutaciones.
Gráfica 3. Distribución total de las cepas aisladas, en su mayor proporción predomina el fenotipo sensible tipo WT (53,3%), el 18,3% es el fenotipo de baja resistencia a Fluopyran (H272R), el 26,6 % es fenotípicamente de resistencia media (P225F y N230I) y un 1,8 % es de alta resistencia (P225L).
En el plano global, son el genotipo WT, H272R y P225F los que poseen una presencia significativa entre las cepas analizadas. Sin embargo, a pesar de que existe una proporción global en la totalidad de los aislados analizados, al examinar la distribución de las cepas por finca, los resultados sugieren diferencias que, incluso, pueden ser diametralmente opuestas al promedio de la sabana. Por ejemplo, a pesar de que en la sabana predomina el genotipo WT con un 53,3 %, en una finca se puede encontrar ese genotipo en un porcentaje bajo y alejado de dicho valor, mientras que genotipos que otorgan resistencia pueden estar con porcentajes muy altos en comparación al promedio de la sabana. Este efecto se observa debido a que la prevalencia de las distintas mutaciones es una consecuencia de las prácticas de manejo y presiones selectivas. El manejo de cada finca o incluso de cada bloque influye en la frecuencia de cada mutación y, por ende, en los perfiles de resistencia a los fungicidas SDHI utilizados y en la población de Botrytis que habrá en cada unidad productiva.
Serenade y su rol en el control de Botrytis
El biofungicida Serenade®, en cuya formulación se encuentra la bacteria Bacillus amyloliquefaciens cepa QST 713, se ha destacado como un eficaz controlador biológico de B. cinerea. Actúa mediante diferentes maneras: competencia por nutrientes, acción antimicrobiana, presión selectiva de cepas sensibles a fungicidas químicos e inducción de resistencia sistémica en las plantas, pero su mayor diferencial son sus lipopéptidos.
El microorganismo de Serenade® produce varios compuestos antimicrobianos, incluyendo el grupo conocido como lipopéptidos. Se trata de moléculas pequeñas compuestas por un lípido conectado a una cadena de aminoácidos que son conocidos por su capacidad de inhibir el crecimiento de diversos patógenos, incluidos hongos y bacterias.
La cepa QST 713 produce principalmente tres familias de lipopéptidos: surfactinas, iturinas y agrastatinas:
Surfactinas: conocidas por sus propiedades surfactantes y su capacidad para formar complejos con iones metálicos. Tienen una fuerte actividad antiviral y antimicótica y pueden inducir respuestas inmunes en las plantas.
Iturinas: esta familia, que incluye las subclases iturina A y bacilomicinas, posee una potente actividad antifúngica, especialmente contra hongos filamentosos. Las iturinas actúan desestabilizando la membrana celular del patógeno, lo que resulta en la lisis celular.
Agrastatinas: este es un nuevo grupo de lipopéptidos cuya química ha sido patentada. Tienen una fuerte actividad contra hongos foliares, incluido B. cinerea, y actúan interfiriendo la integridad de la membrana plasmática, provocando la muerte celular.
Las diferencias entre Serenade® y otros productos a base de Bacillus radican en la cepa específica utilizada y su perfil único de producción de lipopéptidos. Otras cepas de Bacillus, también pueden producir lipopéptidos, pero con diferencias en su composición y concentraciones, lo que afecta su espectro de actividad y eficacia.
B. amyloliquefaciens QST 713 se seleccionó específicamente por su capacidad para producir altas concentraciones de estos compuestos bioactivos, lo que la hace particularmente efectiva en aplicaciones agrícolas para el control de enfermedades. Además, la composición única de lipopéptidos en Serenade® no solo ayuda en el control directo de patógenos, sino que también puede estimular las defensas naturales de la planta, una característica que puede no ser tan pronunciada en otras cepas de Bacillus.
En la práctica agronómica, la elección de un biofungicida como Serenade® se basa no solo en su eficacia contra patógenos específicos sino también en su compatibilidad con otros productos, su perfil de seguridad ambiental y su capacidad para integrarse en programas de manejo de plagas y resistencias.
El proceso de fabricación de Serenade® permite ofrecer a los floricultores un producto homogéneo en todas sus características físico -químicas obteniendo en cada lote el mismo contenido de estas sustancias activas, con los mismos estándares de calidad que nuestros productos de síntesis química.
En ensayos de campo y laboratorio, Serenade® ha demostrado reducir la incidencia y severidad de la enfermedad en todas las cepas analizadas, convirtiéndose en un componente valioso dentro de los programas de manejo integrado de la enfermedad y en el manejo de la resistencia.
Integración de diversidad genética y control biológico
El manejo efectivo de B. cinerea en rosas no solo depende del control biológico con agentes como Serenade®, sino también de una comprensión profunda de la diversidad genética del patógeno. Al identificar y caracterizar las variantes genéticas predominantes en las fincas, los productores pueden ajustar sus estrategias de control para dirigirse específicamente a las cepas más problemáticas, optimizando así la eficacia de los tratamientos y reduciendo la presión de selección para las cepas más resistentes a los fungicidas.
En nuestro estudio observamos que, en fincas con uso de Serenade® dentro de su manejo integrado, existen menores frecuencias de mutaciones con resistencia moderada y alta, una mayor frecuencia de las mutaciones de baja resistencia y una predominancia total de cepas de tipo WT silvestre (susceptible). Estos resultados concuerdan con lo descrito por Saramas et al en 2020 en su artículo “Bacillus amyloliquefaciens strain QST713 may contribute to the management of SDHI resistance in Botrytis cinerea” y en nuestros resultados de laboratorio (sin publicar) en donde Serenade® mostró un mejor rendimiento sobre las cepas de media y alta resistencia, además en comparación a otros Bacillus del mercado.
En conclusión, la combinación de estrategias de control biológico con un profundo entendimiento de la diversidad poblacional de B. cinerea representa un enfoque prometedor para el manejo de esta enfermedad en la industria de las flores. A través de la integración de estas técnicas, es posible mejorar la sostenibilidad y eficacia del manejo de patógenos en los cultivos, asegurando así la calidad y la viabilidad económica de las fincas de flores.
Como compromiso de Bayer con el sector, continuaremos con la investigación sobre la interacción entre diferentes cepas de B. cinerea y nuestros activos, para poder llevar a más cultivos estas nuevas metodologías con el propósito de mejorar el diagnóstico y las estrategias de control para esta enfermedad.
Si usted desea obtener más información acerca de estos estudios y el servicio de sensibilidad, comuníquese con uno de nuestros asesores.
