Manejo biológico

El control biológico es definido como el uso deliberado de uno o más organismos (enemigos naturales, competidores, antagonistas) o parte de ellos para reducir o controlar la población de organismos causantes de plagas o enfermedades, o su efecto negativo sobre los cultivos (Olmedo y Casas, 2014). Ofrece un enfoque amigable con el ambiente y puede ser incorporado con el control cultural y físico para un efectivo manejo integrado (Monte, 2001).

La antibiosis de algunos hongos está relacionada con la producción de antibióticos, enzimas y metabolitos secundarios resultando en antagonismo (Daguerre et al., 2014). La mayoría de las especies de Trichoderma son benéficas por las enzimas que producen, promotor de crecimiento y control de enfermedades de plantas (Samuels, 2006), por ello, de los agentes de control biológico utilizados para el control de hongos fitopatógenos, 90 % de las aplicaciones son cepas de Trichoderma (Benítez et al., 2004).

1.4.1.1 Trichoderma spp.

Las cepas de Trichoderma ejercen varios mecanismos de acción involucrados en el antagonismo de hongos fitopatógenos, además de influir en el metabolismo de las plantas. El antagonismo depende de diversos genes involucrando señalización, antibiosis, transporte o micoparasitismo, de los cuales 44 y 26% de los genes identificados están relacionados con el micoparasitismo y antibiosis, respectivamente. Mientras que la resistencia sistémica inducida,

14 reprogramación genética/señalización y competencia representan solo el 12, 11, y 5% de los genes, respectivamente (Daguerre et al., 2014).

Micoparasitismo. Existen dos clasificaciones de relaciones micoparasíticas, la primera comprende las interacciones biotróficas, donde el hongo se alimenta de otro sin provocarle la muerte; la cual es altamente específica, por lo tanto no puede ser utilizada exitosamente como agente de control biológico. La segunda son las interacciones necrotróficas, son más agresivas y está incluido el género Trichoderma (Olmedo y Casas, 2014). Para que haya micoparasitismo, primeramente se debe detectar el hongo hospedante y crecer hacia él, lo cual se lleva a cabo parcialmente por la expresión secuencial de enzimas de degradación de la pared celular, las cuales catalizan la liberación de oligómeros del hongo hospedante, y estas regresan a inducir la expresión de endoquitinasas de Trichoderma (Harman et al., 2004).

Posteriormente, se debe de penetrar el micelio del hospedante, lo cual es posible por la degradación parcial de su pared celular por la acción de enzimas micolíticas, principalmente quitinasas, glucanasas y proteasas (Viterbo et al., 2002), las cuales están relacionadas con la expresión de diversos genes (Carsolio et al., 1994; Reithner et al., 2011).

Antibiosis. Ocurre durante las interacciones involucrando moléculas de bajo peso molecular o antibióticos producidos por cepas de Trichoderma que inhiben el crecimiento de otros microorganismos. La mayoría producen metabolitos volátiles y no volátiles (Benitez et al., 2004). Como el ácido harzianico, alameticinas, tricolina, peptaboils, antibióticos, 6-pentil-α- pirona y masoilactona (Vey et al., 2001). Aunque se han descrito más de 123 metabolitos secundarios producidos por Trichoderma (Sivasithamparam y Ghisalberti, 1998).

Promotor de crecimiento. Muchas cepas de Trichoderma son capaces de estimular el crecimiento de diferentes especies de plantas, incluyendo frutales, hortalizas, pastos y

15 forestales. Esta relación parece ser específica con muchas cepas teniendo un amplio rango de hospedantes, mientras que otras son más restrictivas, pudiendo inducir un incremento de más del 200% en la biomasa total comparada con plantas control. Sin embargo, no ha sido adoptado en este aspecto debido a la alta variabilidad en diferentes lugares y ciclos de cultivo, probablemente por la fluctuación de factores bióticos y abióticos (Stewart y Hill, 2014).

Cepas de Trichoderma pueden colonizar las raíces de las plantas y estimular el crecimiento de las plantas y proteger contra infecciones de patógenos. La colonización implica la habilidad de adherirse y reconocer las raíces de las plantas, penetrar y resistir los metabolitos tóxicos producidos por las plantas en respuesta a la invasión de organismos extraños patogénicos o no (Benítez et al., 2004).

Resistencia Sistémica Inducida. Es capaz de inducir una respuesta benéfica en más de 10 diferentes dicotiledóneas y monocotiledóneas, incluyendo poáceas, solanáceas y curcubitáceas, a infección por hongos, bacterias e incluso virus (Woo et al., 2006). A nivel molecular, la resistencia es resultado del incremento en la concentración de metabolitos y enzimas relacionadas a los mecanismos de defensa, tales como las enzimas feni-alanina amonio-liasa y calcone sintasa, involucrados en la síntesis de fitoalexinas, quitinasas y glucanasas. Los genes de la planta responden a los patógenos y elicitores, por esta razón, los mecanismos de defensa de la planta no necesariamente requieren la estimulación de organismo vivos, por lo tanto, los metabolitos de Trichoderma pueden funcionar como elicitores (Benítez et al., 2004). Se ha demostrado efectividad de diferentes especies de Trichoderma, en diversos cultivos y contra diversos hongos, bacterias y hongos fitopatógenos, con eficacias variando del 25 al 100% (Harman et al., 2004).

16 Competencia por nutrientes. Otra ventaja es su habilidad para desplazar otras especies de hongos en la rizósfera, debido a que son excelentes competidores pro espacio y nutrientes. En este sentido, las cepas de Trichoderma que obtienen nutrientes eficientemente y crecen más rápido que los competidores tendrán una ventaja notable para colonizar y sobrevivir en diferentes nichos. Este sistema comprende la producción de sideróforos y péptidos que funcionan como transportadores de hierro (Olmedo y Casas, 2014).

Colonización de raíces de las plantas. Trichoderma crece intercelularmente, la epidermis, corteza y vasos permanecen intactos o mínimamente alterados. Esto provoca el fortalecimiento de las paredes celulares de las células circundantes por la deposición de callosa, celulosa y la producción de compuestos fenólicos los cuales pueden conferir alta rigidez a las paredes celulares del hospedante; por lo tanto, estas modificaciones no le permiten la entrada de los hongos fitopatógenos (Olmedo y Casas, 2014).

Trichoderma posee muchas habilidades probadas que afectan positivamente la productividad y sanidad vegetal, las cuales pueden ser explotadas mucho más eficientemente cuando se tienen un mejor entendimiento de los mecanismo y sistemas que operan en las interacciones entre Trichoderma y patógenos de plantas (Harman et al., 2004).

1.4.1.2 Bacillus subtilis

El género Bacillus (Phylum: Firmicutes, Clase: Bacilli, Orden: Bacillales, Familia, Bacillaceae), son Gram-positivas, presenta células en forma de barra, rectas o ligeramente curvadas, estando solas o en pares, algunas en cadenas. Forma endosporas, no más de una por célula, las cuales son muy resistentes (De Vos et al., 2009). Las especies de Bacillus son el tipo de especies de bacterias más comúnmente aisladas del suelo, pudiendo representar hasta el 36% de la población bacteriana (Hallmann et al., 1998). Son comunes en la naturaleza, no

17 toxicas y dañinas para humanos y animales, y no patogénica a plantas (Acea et al., 1988);

además, de poseer diversas ventajas sobre otras bacterias por la protección de las raíces contra patógenos y la habilidad de formar endosporas, lo cual facilita el almacenamiento y comercialización (Yang et al., 2009). Se ha demostrado ampliamente la efectividad antagónica de B. subilis contra hongos fitopatógenos que afectan la raíz en diversos cultivos, especialmente el potencial inhibitorio contra especies de Fusarium (Baysal et al., 2008; Swain y Ray, 2009).