Control biológico de patógenos
/en Académico/por arvensisagroEl reto actual de la agricultura consiste en conseguir la cantidad de alimento necesaria para alimentar a la creciente población mundial a la vez que mantiene se la sostenibilidad.
Uno de los aspectos para conseguir este incremento es la lucha frente a los distintos patógenos que pueden afectar a los cultivos. Durante el siglo XX esto se ha llevado a cabo mediante el uso de productos químicos, pero dada su elevada toxicidad, estos productos están cada vez más en desuso.
Una alternativa a estos productos químicos es el uso de microorganismos de como Agentes de Control Biológico (o BCA).
Ya se han conseguido tratamientos de éxito utilizando microorganismos bien conocidos como es el caso de Pseudomonas, Bacillus, Burkholderia o Trichoderma que actuab frente a patógenos fúngicos y/o bacterianos como Agrobacterium, Erwinia, Fusarium, Rhizoctonia, Phytophtora y Pythium.
Existen además evidencias de otras muchas especies de microorganismos que también presentan actividad como BCAs, con la ventaja añadida de que algunos de éstos, presentan además efectos positivos sobre el crecimiento del cultivo (actúan como PGPR).
A pesar de que inicialmente existía una cierta reticencia a utilizar BCAs por parte de los aplicadores; los buenos resultados que se van obteniendo en los cultivos (gracias a un incremento en la cantidad y en la calidad de las investigaciones en este campo) están cambiando la tendencia, siendo este tipo de productos un mercado en claro auge.
El suelo: reservorio de biopesticidas
La rizosfera es la zona del suelo donde la concentración es más elevada. Este consorcio de microorganismos que habitan en la zona de la raíz de las plantas son los que tienen una mayor importancia en la interacción con los patógenos y es por tanto el principal nicho de búsqueda de nuevos microorganismos con efecto frente a las distintas enfermedades de las plantas (ver https://www.arvensis.com/es/blog-suelos-inmunes-a-enfermedades/ ).
Durante los últimos años se han descubierto distintas bacterias, hongos, protozoos y nematodos con actividad antagonista que pueden ser empleados para formular productos de biocontrol.
Bacterias
Muchas de las bacterias asociadas a la raíz de las plantas se clasifican como PGPR (de las que ya hablamos en una entrada anterior de este blog https://www.arvensis.com/es/blog-la-vida-del-suelo-el-mejor-fertilizante-ferttybyo/ ) Muchas de estas PGPR tambien pueden actuar como agentes de biocontrol. Algunos ejemplos conocidos son: Alcaligenes, Azospirillum, Arthrobacter, Acinetobacter, Bradyrhizobium, Bacillus, Burkholderia, Enterobacter, Erwinia, Flavobacteirum, Pseudomonas, Rhizobium, Azorhizobium, Allorhizobium, Sinorhizobium, Frankia, Azoarcus, Methylobacterium, Paenibacillus, Pantoea, … Algunas especies de los anteriores géneros son capaces de sintetizar compuestos como antibioticos, endotoxinas, bacteriocinas, sideróforos, enzimas hidrolíticas, acido cianhídrico, PCA, DAPG y otros metabolitos secundarios.
Hongos y levaduras
Varias especies de hongos y levaduras también tienen un potencial de biocontrol, principalmente, aunque no exclusivamente, como entomopatógenos.
Uno de los hongos más conocidos es Trichoderma. Ha sido ampliamente estudiado y se utiliza en agricultura como agente de biocontrol y como biofertilizante. Se ha demostrado su capacidad de eliminar insectos mediante parasitismo y generación de metabolitos secundarios, así como actuar indirectamente en los sistemas de defensa de la planta o atrayendo a enemigos naturales de la plaga. Hongos de este género además poseen actividad frente a otros hongos como Botrytis, Sclerotinia, Mycosphaerella, Alternaria, Penicillium o Verticillium.
Modos de acción de los BCAs
Directo
- Antibiosis
Se secretan sustancias que interfieren con el metabolismo del fitopatógeno y que inhiben su desarrollo. En este grupo encontramos sustancias como enzimas que degradan la pared celular, compuestos orgánicos volátiles (VOCs) o antibioticos, entre otros muchos.
- Parasitismo
En el parasitismo necrotrófico el BCA mata al patógeno en el momento de la invasión o justo después; y se alimenta de los nutrientes que libera. En el parasitismo biotrófico el BCA se beneficia mas parasitando un organismo vivo.
- Reducción de la virulencia
El BCA secreta enzimas que interfieren con los factores de patogenicidad (como pectinasas o quitinasas) y reducen su virulencia
- Presión competitiva
Los BCAs reducen la presión del patógeno mediante competición por los nutrientes y el espacio.
Indirecto
- Resistencia inducida y priming
Se sabe que ciertos microorganismos son capaces de activar la defensa de las plantas frente a organismos patógenos, de forma que estas plantas adquieren resistencia (ver entrada en el blog https://www.arvensis.com/es/blog-priming-vacunas-vegetales/). El contacto con estos microorganismos hace que la planta sea capaz de responder más rápido y más intensamente frente al ataque de patógenos.
- Síntesis de fitohormonas
Los BCAs son capaces de activar la respuesta inmune de las plantas frente a ataques de parásitos y patógenos usando complejos procesos moleculares en los que están implicadas hormonas como el ácido salicílico, el jasmónico y el etileno.
Problemas en la implantación de productos biológicos
Aunque esto está cambiando, un aspecto que limita la cantidad de productos basados BCA disponibles en el mercado es el escepticismo respecto de su eficacia. Muchos agricultores, especialmente en los países subdesarrollados, dudan en adoptar el uso de estos productos debido a dificultades técnicas, preocupaciones ambientales o un atractivo económico. Para atraer a los agricultores a utilizar el control biológico, la tecnología debe ser simple, al tiempo que proporciona ventajas económicas sobre otras alternativas en términos de costo, demanda y eficiencia de la oferta.
La capacitación y las demostraciones de campo son cruciales para el intercambio de información entre desarrolladores y usuarios finales. Además, debido a la falta de información sobre cómo utilizar el producto, los agricultores no lo han utilizado eficazmente. En consecuencia, es necesario fortalecer la noción de extensión del control biológico para popularizar el concepto.
Necesidad de nuevos productos
Durante las últimas décadas ha habido un gran incremento en la productividad de la agricultura debido a una elevada demanda de alimento propiciada por la expansión de población mundial. Hasta la fecha, el consumo de fertilizantes y pesticidas químicos a llevado a un desequilibrio ecológico y a una contaminación de los recursos naturales. La agricultura sostenible es la solución a los problemas derivados de décadas de uso incontrolado de agroquímicos para incrementar la productividad de los cultivos. Por tanto, se necesita un sustituto para fertilizantes y plaguicidas químicos que sea respetuoso con el medio ambiente. Dadas las capacidades de los BCAs, parecen ser una opción realista para este papel.
En Arvensis Agro, S.A. llevamos años apostando por la investigación y el uso de este tipo de productos ecológicos (https://www.arvensis.com/es/productos/) para aumentar la productividad de los cultivos sin que ello repercuta en un deterioro del medio ambiente.
Bibliografía y lectura recomendada
- Induction of Systemic Resistance against Insect Herbivores in Plants by Beneficial Soil Microbes (Rashid and Chung, 2017)
https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01816
- Advances and Perspectives in the Use of Biocontrol Agents against Fungal Plant Diseases (Palmieri et al., 2022)
https://doi.org/10.3390/horticulturae8070577
- Biological Control of Plant Pathogens: A Global Perspective (Lahlali et al., 2022)
https://doi.org/10.3390/microorganisms10030596
- Bacterial biopesticides: Biodiversity, role in pest management and beneficial impact on agricultural and environmental sustainability (Tomar et al., 2024)
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