Control biológico de Botrytis por la cepa Bacillus sp. e implicaciones en la producción de plantas de interés agrícola

Abstract

Botrytis cinerea es un hongo necrotrófico, causante del moho gris, que genera grandes pérdidas económicas en importantes cultivos de frutas y hortalizas. La alta ubicuidad, junto con la capacidad de producir estructuras de resistencia y la elevada tasa de mutación convierten a B. cinerea en un difícil adversario contra el que luchar. Hoy día, los tratamientos empleados para combatir el moho gris, se basan en el uso extensivo de pesticidas con el consiguiente riesgo para la salud humana y el medio ambiente. Por todo esto, uno de los grandes retos de la agricultura sostenible, es el desarrollo de alternativas que respeten el medio ambiente y preserven la sanidad de la población. En la última década y en la búsqueda de una naturaleza eco-friendly, se ha incrementado el empleo de cepas bacterianas como mecanismo de control biológico. En este estudio, se ha caracterizado fenotípicamente la cepa B. velezensis XT1, se ha evaluado la actividad antifúngica de frente a B. cinerea y su actividad promotora de crecimiento de plantas (actividad PGP, plant growth promotion). Se han caracterizado los metabolitos secundarios implicados en la actividad antifúngica, optimizando su producción y evaluando el daño estructural que provocan en B. cinerea. Finalmente, se ha estudiado in vivo en plantas de tomate, fresa y vid, la actividad antifungica de la cepa de estudio, y se han analizado los parámetros que regulan la resistencia sistémica inducida en dichas plantas. Se pudo comprobar la relevancia de lipopeptidos y compuestos orgánicos volátiles (COVs) como principales metabolitos secundarios relacionados con la actividad antifúngica de la cepa XT1. Tanto la producción, como la actividad antifúngica de la fracción lipopeptidica (surfactina, bacilomicina y fengicina) y de los COVs (16 compuestos mayoritarios) producidos por XT1, estuvo determinada por el medio de cultivo empleado. El análisis mediante microscopía (SEM/TEM,) reveló que dichos compuestos producen importantes alteraciones en la morfología del patógeno, provocando un incremento de estructuras de resistencia en los estadios tempranos de crecimiento o alteraciones y destrucción celular en las hifas del hongo. Por otro lado, estudios llevados a cabo en tomates, uvas, fresas y plantas de Arabidopsis thaliana demostraron la eficacia de estos metabolitos secundarios frente a la infección causada por B. cinerea. Por otro lado, se ha evaluado la capacidad de la aplicación preventiva de la cepa XT1 para controlar la infección causada por B. cinerea, en plantas de tomate, fresa y vid, y los efectos de dicha aplicación preventiva en distintos parámetros de estrés y el contenido en fitohormonas vegetales. En estos ensayos, y de forma indirecta se constató la capacidad de XT1 de incrementar el crecimiento de las plantas estudiadas (actividad PGP). Los ensayos en plantas de fresa y tomate, revelaron que el modo de aplicación de la cepa de estudio, influía en la respuesta de promoción del crecimiento en plantas. En general, la aplicación radicular de la cepa XT1 produjo un mayor aumento de la biomasa de las plantas de estudio. Las propiedades que justificarían su actividad promotora de crecimiento son: la capacidad de fijar nitrógeno, la producción de fosfatasas, sideróforos y ACCdesaminasa. En lo que respecta al control de B. cinerea, la aplicación preventiva de la cepa XT1 en plantas de fresa, tomate y vid, disminuyó la incidencia de la enfermedad entre un 50% y un 65%, mientras que la severidad de los daños ocasionados se vio reducida hasta en un 60%. Además, se pudo comprobar la estabilidad y viabilidad en campo de XT1 y su compatibilidad con un 73% de los productos agroquímicos testados de uso rutinario para el control de Botrytis. En lo que respecta a los mecanismos desarrollados por XT1 para desencadenar la respuesta de resistencia sistémica inducida, se pudo observar un aumento del contenido en peróxido de hidrógeno y en calosa en ambos tipos de plantas, independientemente del mecanismo de aplicación del microrganismo y un aumento de la actividad enzimática fenilalanina amonio liasa (PAL) tras la aplicación foliar. Por otro lado, el tratamiento con la cepa XT1 vía radicular en plantas de tomate redujo los valores de malondialdehido (MDA) mientras que, en plantas de fresa ocurrió en la aplicación foliar. Por último, tras el análisis del contenido en fitohormonas vegetales, cabe destacar la implicación del tratamiento preventivo de la cepa XT1, tanto foliar como radicular, en el incremento de las hormonas ácido salicílico (SA), ácido jasmónico (JA) y etileno (ET), todas ellas relacionadas con la señalización de la resistencia sistémica. Los resultados destacan el potencial de la cepa XT1 y sus metabolitos como agentes de control biológico contra la infección de B. cinerea.