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CONTROL BIOLOGICO
 
Objetivo :

Aplicar los conceptos vertidos en las clases teóricas y analizar situaciones que pueden ocurrir a nivel productivo.

 
Metodología :
TRABAJO GRUPAL

1) Observación de diferentes microorganismos utilizados para el Control Biológico de enfermedades de plantas.

Observe las colonias en placas y realice preparados para observación bajo microscopio.

Colonia de Epicoccum spp
Colonia de Trichoderma spp.

 

2)Inhibición por antibiosis

Observe las placas bajo lupa y/o microscopio. Describa las alteraciones que se observan.

Interacción entre
Epicoccum nigrum y
Sclerotinia sclerotiorum

Interacción entre
Bacillus spp. y
Botrytis squamosa.

Interacción entre
Penicillium rugulosum y
Monilinia fructicola

 

Hifas normales de Sclerotinia sclerotiorum cusante de la podredumbre blanda de las hortalizas.

Hifas alteradas de
Sclerotinia sclerotiorum
Se puede ramificaciones excesivas y volcado al medio del contenido celular por lisis de las paredes.
Hifas segmentadas de
Monilinia fructicola, causante de la podredumbre morena de los Prunus, en interacción con Penicillium rugulosum.

 

3) Inhibición por competencia por Fe. (Producción de sideróforos)

Analice las placas. ¿Cómo se determina la inhibición por el mecanismo de competencia por hierro ?

Inhibición de Phytium por Pseudomonas fluorescens en un medio con falta de Fe. Esta inhibición no ocurre cuando al medio se agrega Fe.

 

4) Micoparasitismo.

Realice observaciones bajo lupa y microscopio buscando la interacción entre hongos.

Hifas de Trichoderma sp. envolviendo hifas de Rizopus sp
Hifas de Trichoderma sp. envolviendo hifas de Rizopus sp Hifas de un hongo parasitando a otro.

 

Esclerotos de Sclerotinia sclerotiorum colonizados por Trichoderma sp. Colonia de Monilinia fructicola colonizada por Trichoderma sp.

 

 

4) Inhibición de la podredumbre azul causada por Penicillium expansum sobre frutos de manzano mediante el uso de antagonistas.

Una cepa de Bacillus sp. es capaz de inhibir el desarrollo de la colonia de Penicillium expansum. Levaduras antagonistas aplicadas sobre la herida permiten proteger al fruto del ataque de Penicillium expansum (derecha) mientras el testigo se pudre (izquierda).

 

Definiciones:

Control Biológico: De forma generalizada se admite actualmente la definición del control biológico enunciada por Baker y Cook (1974) hace más de 20 años. Según estos autores se entiende por control biológico la reducción de la densidad o de las actividades productoras de enfermedades de un patógeno o parásito, en su estado activo o durmiente, lograda de manera natural o a través de la manipulación del ambiente, del hospedero o de antagonistas del patógeno o plaga que se quiere controlar.

Se trata de una definición muy amplia que abarca practicamente a todo tipo de control fuera del químico. A los efectos del presente curso utilizaremos una definición más acotada:

Hablaremos de Control Biológico haciendo referencia a la utilización de microorganismos antagonistas para el control de enfermedades, entendiéndose por antagonistas, aquellos organismos que interfieren en la supervivencia o desarrollo de los patógenos.


Mecanismos mediante los cuales los antagonistas ejercen su acción.

No es fácil determinar con precisión los mecanismos que intervienen en las interacciones entre los antagonistas y los patógenos sobre la planta o en las heridas. En general los antagonistas no tienen un único modo de acción y la multiplicidad de modos de acción es una característica a seleccionar en un antagonista. Se han descrito varios mecanismos de acción de los antagonistas para controlar el desarrollo de patógenos sobre fruta. Ellos son: antibiosis, competencia por espacio o por nutrientes, interacciones directas con el patógeno (micoparasitismo, lisis enzimática), e inducción de resistencia (Cook and Baker 1983).

Antibiosis
Se refiere a la producción por parte de un microorganismo de sustancias tóxicas para otros microorganismos, las cuales actúan en bajas concentraciones (menores a 10 ppm.). La antibiosis es el mecanismo de antagonismo entre microorganismos más estudiado.

Competencia
Se puede definir competencia como el desigual comportamiento de dos o más organismos ante un mismo requerimiento, siempre y cuando la utilización del mismo por uno de los organismos reduzca la cantidad disponible para los demás. Un factor esencial para que exista competencia es que haya "escasez" de un elemento, si hay exceso no hay competencia. La competencia más común es por nutrientes, oxígeno o espacio.

Interacción directa con el patógeno
Existen dos tipos de interacciones directas entre los antagonistas y los patógenos. Ellas son el parasitismo y la predación.

Parasitismo
El término parasitismo se refiere al hecho de que un microorganismo parasite a otro. Puede ser definido como una simbiosis antagónica entre organismos. El parasitismo consiste en la utilización del patógeno como alimento por su antagonista. Generalmente se ven implicadas enzimas extracelulares tales como quitinasas, celulasas, b-1-3-glucanasas y proteasas que lisan o digieren las paredes de los hongos. (Melgarejo 1989, Ulhoa 1996).

Predación
En el caso de la predación el antagonista se alimenta de materia orgánica entre la cual ocasionalmente se encuentra el patógeno. No ha sido un mecanismo de acción muy importante en el desarrollo de agentes de biocontrol. Los reportes más conocidos citan la presencia de amoebas en suelos supresores de enfermedades las cuales se alimentan de las hifas (cuerpos) de hongos patógenos entre otras fuentes de alimento (Campbell 1989).

Inducción de resistencia
Las plantas como otros seres vivos del planeta han pasado por un proceso evolutivo desde su aparición sobre la tierra lo que les llevó a desarrollar mecanismos de defensa muy poderosos contra sus invasores. De esta forma se acostumbra a postular que la resistencia es la regla mientras que la susceptibilidad es la excepción. Si elegimos una planta cualquiera y comparamos el inmenso número de microorganismos que existe en su entorno sobre la tierra con el limitado número de microorganismos patógenos de ella debemos concluir que esto es así. Las plantas presentan entonces mecanismos bioquímicos y físicos o estructurales de resistencia. Todos ellos gobernados genéticamente.
Se puede inducir resistencia en productos cosechados mediante el uso de diferentes inductores como bajas dosis de luz ultravioleta, compuestos naturales de las plantas como quitosano (producto de la deacetilación de la quitina), y también mediante el uso de microorganismos antagonistas.

 

Preguntas:

1.- ¿Por medio de que mecanismo(s) un agente de biocontrol puede disminuir la severidad de una enfermedad?.

.2.- ¿En cuál de las tres situaciones planteadas piensa que es más probable que se haya desarrollado un método de control biológico?:
- Damping off de plántulas, producido por hongos de suelo
- Podredumbre de manzanas en postcosecha por el hongo Penicillium expansum
- Mancha foliar causada por Alternaria solani en hoja de tomate en invernáculo.

3.- ?Qué características debería de presentar un agente de biocontrol?


Problemas:

1.- Pseudomonas fluorescens pf5 es una bacteria empleada en el control biológico del damping-off del algodón, causado por Rhizoctonia spp.
Esta bacteria produce un antibiótico la pioluteorina, el cual inhibe el crecimiento in vitro del hongo. A los efectos de investigar el rol de este antibiótico en el control de la enfermedad se realizó el siguiente experimento: En dos suelos de diferentes pH infestados con Rhizoctonia spp. se sembraron semillas de algodón que fueron tratadas con células de P. fluorescens pf5, una cepa de esta bacteria incapaz de producir el antibiótico (pf-ATB-) y controles tratados con células muertas de la cepa pf5, obteniéndose los siguientes resultados:

% de plantas sobrevivientes

TRATAMIENTO
pH 5.2
pH 7.0
Control
15.4
17.2
P. fluorescens pf5
89.5
45.6
P. fluorescens pf-ATB-
50.3
47.1

 

a).- ?Es toda la reducción de enfermedad observada debido a la producción de antibióticos?. Fundamente su respuesta.

b).- ?¿qué otro mecanismo de biocontrol podría estar actuando y como explicaría los resultados observados?.

2.- El siguiente trabajo fue presentado en (enero de 1994) en el VII Congreso Latinoamericano de Fitopatología.

PESTICIDAS BIOLOGICOS PARA EL CONTROL DE ENFERMEDADES DE LA PAPA. Ciampi, L.; Schenttler, E.; Guti?rrez, M. y Ramos, L. Instituto de Producción y Sanidad Vegetal, Universidad Austral de Chile. Valdivia, Chile.

Para el control de las principales enfermedades que afectan al cultivo de papa en Chile, se ha trabajado en el diseño de una estrategia de lucha a base de pesticidas biológicos. Las investigaciones se han concentrado en los patógenos Pseudomonas solanacearum, Erwinia carotovora subspp. carotovora y atroseptica, Rhizoctonia solani y Phytophthora infestans, todos de comprobados efectos detrimentales en el cultivo de la papa en Chile. Se han seleccionado bacterias que exhiben antagonismo in vitro, a los patógenos en cuestión. Tal antagonismo ha sido ensayado luego en invernadero y campo. Como resultado se dispone en la actualidad de un importante stok liofilizado de bacterias, de los géneros Pseudomonas, Serratia, Bacillus y Streptomyces, inhibitorias in vitro de los principales patógenos del cultivo de la papa en Chile. Cepas como BC8 y SJ47, antagonistas de P. solanacearum y Erwinia carotovora subspp. carotovora y atroseptica, respectivamente, S111 inhibitoria de R. solani AG3, y A235 y B50-7 antagonistas de P. infestans, han sido ensayadas con éxito en condiciones de invernadero y/o campo, alcanzando notables reducciones en la acción de los patógenos, con favorables repercusiones en la calidad de la producción de papa.


a).- ?¿Qué inconveniente puede presentar el método utilizado para seleccionar los microorganismos?

b).- ?¿Qué pasos seguiría para continuar la investigación?