Los microorganismos antagónicos han resultado ser un gran aliado para el control biológico de plagas. Dentro de los biocontroladores efectivos para uso agrícola.
La habilidad de un microorganismo para existir en un hábitat particular, suelo o filósfera está determinada parcialmente por sus relaciones con otros microorganismos.
En el caso de estos biocontroladores dichas relaciones son de naturaleza antagónica, de manera que el otro microorganismo sufre daños o sus actividades se restringen. A nivel edáfico, la competencia, antibiosis e hiperparasitismo desempeñan un papel importante en el biocontrol.
Los microorganismos antagonistas son componentes naturales del suelo y de los ecosistemas. Se los puede encontrar en materiales vegetales en descomposición en suelos de uso agrícola y se adaptan a muchos ambientes. Share on XAlgunos Productos Recomendados
Cómo funcionan los microorganismos antagónicos para la lucha biológica del control de plagas
Con este video resumen de TvAgro, obtendrán la información rápidamente para entender los procesos de estos microorganismos.
Clasificación de los microorganismos antagónicos.
Los microorganismos antagonistas se dividen en:
- Bacterias.
- Hongos.
- Levaduras.
Función, uso y manejo de microorganismos antagónicos.
Son utilizados para el control de patógenos que causan enfermedades de plantas y frutos, y son muy efectivos en el control de enfermedades poscosecha. Se los puede aislar de suelo, superficie de hojas y frutos.
Para seleccionar y utilizar microorganismos antagonistas es necesario comprender su modo de acción que puede involucrar antibiosis, producción de enzimas líticas, parasitismo, competencia por los nutrientes y espacio e inducción de resistencia sistémica.
Cabe destacar que en general más de un mecanismo puede estar implicado en el efecto de biocontrol (Hernández-Lauzardo 2007). Producen y liberan una amplia gama de compuestos, incluidos los antibióticos.
Los microorganismos antagonistas son componentes naturales del suelo y de los ecosistemas.
Se los puede encontrar en materiales vegetales en descomposición en suelos de uso agrícola y se adaptan a muchos ambientes.
Han desarrollado muchos mecanismos para conseguir su alimento en diferentes hábitats. En esta evolución la competencia por nutrientes o por espacio ha llevado al desarrollo de métodos de antagonismo o supresión de los competidores.
Como resultado de las prácticas de manejo de suelos o de cultivos algunos suelos son naturalmente supresivos aun cuando el hospedero y su patógeno están presentes.
Prácticas que favorecen la supresión de patógenos.
Las prácticas agrícolas para la supresión de patógenos indeseados son:
- Rotación de cultivos con plantas no hospederas.
- Arado superficial.
- Solarización.
- Uso de cultivares del hospedero que selecciona antagonistas específicos de la rizósfera.
En cualquiera de los casos la supresión del patógeno por el antagonista es anterior a la infección.
Los géneros antagonistas más utilizados son Trichoderma, Penicillium, Gliocladium, Rhodotorula, Candida, Pseudomonas y Bacillus.
Uno de los géneros más utilizados en el control de plagas es Trichoderma que actúa controlando un amplio rango de hongos fitopatógenos que intervienen tanto en el suelo como en el follaje de los cultivos.
Características de los microorganismos antagónicos a base de bacterias.
Bacillus spp.
El género abarca más de 100 especies consideradas ubicuas puesto que se han aislado de todo tipo de ambiente acuático y terrestre.
Incluye especies patógenas como B. anthrasis causante de ántrax y B. cereus contaminante de alimentos.
Se trata de bacilos Gram positivos aerobios o anaerobios a facultativos, con catalasa positiva, esporulados. Esta última característica les permite resistir cambios ambientales lo que resulta interesante para la producción de inoculante.
Este género realiza control biológico por competencia por nutrientes y espacio, producción de enzimas líticas, como quitinasas y actividad antagónica mediante la producción de lipopéptidos. Es el grupo bacteriano más utilizado para el control de patógenos del suelo y de raíces.
En las partes aéreas de las plantas su efecto antifúngico se debe básicamente a dos mecanismos: parasitismo y producción de antibióticos.
Algunos autores sostienen que este género hace promoción de crecimiento mediante la producción de auxinas, citoquininas, vitaminas, etileno, solubilización de fosfatos y fijación de nitrógeno.
Tiene capacidad de producir algunos antibióticos como bacitracina, polimixina, tirocidina, gramicidina y circulina (Corrales y otros 2001). Además produce lipopéptidos cíclicos y antibióticos como iturina A, surfactina y fengicina con actividad antifúngica.
Algunas de las especies que cumplen un efecto antagónico son B. pumilus, B. cereus, B. subtilis, B. mycoides, B. licheniformis y B. thuringiensis.
Bacillus subtilis.
Es una bacteria del suelo ampliamente distribuida en la naturaleza que por sus características coloniza fácilmente una amplia gama de hábitats. Como formador de esporas, crece en un rango de temperatura amplio, posee movilidad, tiene alta velocidad de crecimiento, produce enzimas antibióticas e hidrolíticas extracelulares.
Se trata de bacilos Gram positivos, con células individuales o en cadenas cortas, aeróbicos y mótiles.
Produce compuestos de bajo peso molecular con afinidad por el hierro e impide la germinación de esporas de hongos. Además produce antibióticos efectivos contra hongos y bacterias.
A nivel de raíz induce a la planta a producir fitoalexinas que le confieren resistencia al ataque de hongos y nematodos.
Se ha demostrado eficiencia in vitro en el control de más de 23 tipos de patógenos de plantas mediante la secreción de diversas sustancias que se producen cuando la bacteria recibe los nutrientes de la superficie de las raíces de las plantas, lo que induce la elaboración de metabolitos secundarios con capacidad de suprimir el crecimiento de hongos, oomicetos y bacterias fitopatógenas.
Se han extraído 4 polipéptidos cíclicos de filtrados de cultivos de B. subtilis con actividad contra un amplio rango de hongos fitopatógenos. El dipéptido bacilisina inhibe levaduras y bacterias.
La fengimicina es un complejo de polipéptidos activos contra hongos filamentosos (Burge 1988) y la proteína bacisubina inhibe el crecimiento de Magnaporthe grisea, Sclerotinia clerotiorum, Rhizoctonia solani, Alternaria oleracea, A. brassicae y Botrytis cinerea.
Además B. subtilis produce lipopéptidos cíclicos antibióticos entre los cuales se destacan el surfactín y el iturín A, sustancias que han demostrado un amplio espectro de acción en patógenos de plantas, como Fusarium, Pythium, Phytophthora, Rhizoctonia, Sclerotinia, Septoria y Verticillium (Layton y otros 2011).
Pseudomonas spp.
Es un género ampliamente distribuido en suelo y agua, con especies que viven en plantas y animales ya sea de modo casual o como patógenas. Muchas Pseudomonas pueden degradar compuestos orgánicos complejos, algunos tóxicos, de origen natural o sintético.
Son bacilos Gram negativos, curvos o rectos, no formadores de esporas, mótiles por flagelos polares, oxidasa y catalasa positivo. Tienen requisitos nutricionales sencillos y crecen quimiorganotróficamente a pH neutro y temperatura en el rango de los mesófilos. Algunas especies producen pigmentos hidrosolubles que actúan como sideróforos.
Los sideróforos son metabolitos de bajo peso molecular, quelantes del hierro que forman complejo con el Fe+3 haciéndolo asequible para el microorganismo que lo produce, pero no para otros, como los patógenos de plantas.
Normalmente son secretados como respuesta a la limitación de hierro y debido al papel de este elemento en el metabolismo celular (por ejemplo como cofactor de algunas enzimas) la producción del sideróforo puede afectar el crecimiento microbiano y las interacciones microbianas en la rizósfera.
Los fitopatógenos también pueden producir sideróforos pero estos tienen menor afinidad por el hierro.
Los microorganismos productores de sideróforos tienen proteínas receptoras de estos metabolitos en sus membranas externas que atrapan el complejo sideróforo-Fe+3 para reducirlo a Fe+2 y transportarlo al interior de la célula una vez que ha sido liberado, y luego quelar más hierro.
Algunos miembros del género Pseudomonas producen sideróforos amarilloverdosos fluorescentes llamados pseudobactinas que atrapan fuertemente el hierro volviéndolo inaccesible para otros organismos y de esta forma disminuyen la disponibilidad o inducen la deficiencia de ese elemento para microorganismos competidores o invasores, y actúan como protectores o controladores contra algunos hongos patógenos para la raíz o nocivos para la rizósfera, especialmente en ambientes con contenidos limitados de hierro.
Pseudomonas fluorescens
Es un bacilo Gram negativo, recto o ligeramente curvo, aerobio, que no forma esporas. Su temperatura óptima es 25–30 °C, con un rango de 5 a 42 °C. No crece a un pH inferior a 4,5 y prefiere el pH neutro. Es mótil por flagelos polares.
Saprófito del suelo, se lo encuentra en agua, suelo, rizósfera y filósfera. Abunda en la superficie de las raíces.
Produce un pigmento fluorescente que reacciona a la luz UV en medios como King B que no contiene hierro. Su metabolismo es versátil y puede usar diferentes sustratos. Tiene capacidad de solubilizar fosfato orgánico a través de fosfatasas e inorgánico por producción de ácidos orgánicos.
Pertenece al grupo de las Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) pues produce sustancias que estimulan la germinación de semillas, aceleran el crecimiento de plantas especialmente en sus primeros estadios e incrementan la formación de raíces y pelos radiculares.
Estas sustancias son de tipo hormonal como auxinas (ácido indol acético, AIA), giberelinas (ácido giberélico) y citoquininas. También producen aminoácidos y sideróforos.
Algunas cepas de Pseudomonas producen biosurfactantes, sustancias que solubilizan y penetran hidrocarburos, y enzimas que los degradan.
A nivel epifítico las pseudomonas a menudo dominan y compiten activamente por nutrientes. La fuga de solutos de las esporas y tubos germinativos del patógeno provee nutrientes a esta bacteria que incrementa su población rápidamente alrededor de las esporas y se ejerce una inhibición de la germinación, semejante al efecto fungistático en el suelo.
Al estar cerca a una conidia la bacteria absorbe preferentemente los nutrientes filtrados dejándolos no disponibles para la conidia, con la consecuente inhibición de la germinación.
Algunos miembros del género Pseudomonas producen antibióticos que son efectivos contra patógenos foliares. Se conoce que P. fluorescens produce dos antibióticos. Algunas cepas producen 2,4-diacetil-floroglucinol, pioluteorina y pirrolnitrina.
Características de microorganismos antagónicos a base de hongos.
Este hongo es cosmopolita en suelos, especialmente en aquellos ricos en materia orgánica vegetal y madera en descomposición. Su aislamiento es relativamente fácil con métodos convencionales al igual que su propagación en diferentes sustratos. Se caracteriza por su rápido crecimiento y esporulación.
Las especies de Trichoderma son frecuentemente componentes dominantes de la microflora del suelo en una amplia variedad de hábitats, gracias a su diverso potencial metabólico y a su agresiva competencia natural. Tiene requerimientos metabólicos mínimos y esporula profusamente.
Incluye cepas parasíticas de otros hongos y puede ser un gran problema en la producción de champiñones.
Además de su papel como descomponedor en el suelo es beneficioso para el ecosistema total y posiblemente en la promoción de la fertilidad del suelo.
El género Trichoderma es un ascomiceto perteneciente al orden Hypocreales mitospóricos de la familia Hypocreaceae, cuyo estado anamorfo es Trichoderma y su telomorfo Hypocrea.
Produce enzimas líticas como quitinasas que le ayudan a la penetración en el hongo fitopatógeno. Además se ha demostrado que la interacción de Trichoderma spp. con su huésped es específica y controlada por componentes presentes en la pared celular del fitopatógeno, lo que le permite primero reconocerlo y luego atacar.
Se utiliza especialmente para controlar especies de Pythium, Fusarium y Rhizoctonia pero su rango de acción es muy amplio.
Asimismo produce numerosos antibióticos y diversos materiales activos como glioviridín, sesquiterpenoides, trichodermin, péptidos cíclicos, trichoviridín.
Además de un efecto inhibitorio en otros microorganismos, algunas de estas sustancias han sido relacionadas con el crecimiento de plantas superiores y la inhibición de microorganismos celulolíticos del rumen.
Trichoderma también genera una serie de sustancias inhibitorias volátiles que le ayudan a la colonización en el suelo y una gran variedad de metabolitos secundarios cuya función no está bien determinada.
Este hongo también ha demostrado resistencia a una variedad de plaguicidas usados en tratamientos químicos, fumigaciones y tratamientos físicos del suelo.
Gliocladium spp.
Taxonómicamente Gliocladium sp. pertenece al reino Fungi, filo Ascomycota, clase Sordariomycetes, orden Hypocreales. Se han descrito al menos 32 especies. Algunas de las más conocidas son G. penicillioides, G. virens, G. roseum y G. deliquescens.
De manera macroscópica (en un medio Papa-Dextrosa-Agar, PDA) Gliocladium forma colonias inicialmente blancas que pueden cambiar a tonos que varían de rosa a salmón. Durante la esporulación se tornan de color verde (Ellis 2015).
Microscópicamente este hongo ha sido relacionado con Penicillium ya que sus conidióforos y fiálides son similares entre sí. Sin embargo la diferencia radica en la morfología de los conidios.
Debe destacarse que el rasgo más característico del género es su distintivo conidióforo erecto, densamente penicilado y con apariencia babosa.
Las especies de Gliocladium también pueden producir conidióforos verticilados ramificados confundibles con los de Verticillium sp. o Trichoderma sp. Las hifas son hialinas y septadas y se caracterizan además por ser viscosas y transparentes.
Por su parte las fiálides presentan ramificaciones y puntas afiladas en las que se encuentran los conidios, formando grupos semejantes a una bola apretada. Los conidios son una sola célula y su forma puede variar desde ovoide hasta cilíndrica. Se producen en una cabeza terminal y algunas veces en una columna suelta.
El tamaño de los conidióforos en Gliocladium virens se encuentra entre 100–225 μm × 8–10 μm y de los conidios entre 3,0–3,8 μm × 2–2,5 μm.
Entre las especies de Gliocladium que se han caracterizado por ser potentes agentes de control biológico se destacan dos registradas como biofungicidas comerciales: G. catenulatum (cepa j1446) y G. virens (cepa GL-21).
A partir de la germinación de esporas, Gliocladium produce hifas finas de rápido crecimiento y apariencia vellosa que pueden entrar en contacto con el hongo patógeno.
Estas estructuras pueden actuar por actividad enzimática sin penetración o por acción física como se ha demostrado con la presencia de haustorios en las puntas de las hifas del hongo Rhizoctonia solani. En este sentido, el principal método de acción observado es el enrollamiento de las hifas alrededor de las del huésped.
También existe evidencia de que puede establecer una relación cercana con raíces saludables de las plantas otorgándoles protección contra ataques de hongos patógenos. Por esta razón se lo ha utilizado para controlar patógenos fúngicos causantes de enfermedades en plantas, como las podredumbres de raíz (Castillo y otros 2015).
Fuentes:
- Ministerio de agricultura del Ecuador
- Manuel Suquilanda Valdivieso
