Control Biológico de Enfermedades de Plantas. 19 de febrero de 2003

Transcripción

1 Control Biológico de Enfermedades de Plantas 19 de febrero de 2003

2 CONTROL BIOLÓGICO

3 Definiciones Reducción de la densidad de inóculo o de las actividades productoras de enfermedad de un patógeno o parásito, en su estado activo o durmiente, mediante uno o más organismos, lograda de manera natural o a través de la manipulación del ambiente, del hospedador o del antagonista o por la introducción masiva de uno o más antagonistas (Baker y Cook, 1974)

4 Definiciones I El control biológico es la utilización de microorganismos naturales o modificados, genes o productos génicos, para reducir los efectos de organismos indeseables, favoreciendo a los organismos útiles para el hombre como plantas y organismos beneficiosos. (Academia Nacional de Estados Unidos, 1987)

5 Definiciones II Wilson y Wisniewski (1994 )Control biológico implica todo tipo de control que no involucre el uso de plaguicidas de síntesis química Tres métodos para llevarlo a cabo: uso de microoganismos antagonistas uso de extractos de plantas modificación de la resistencia del huésped

6 Biopesticidas Son cierto tipo de pesticidas derivados de materiales naturales como plantas, animales, microorganismos y ciertos minerales (EPA,1994) Reconoce 3 categorías: a) Pesticidas microbianos b) Pesticidas derivados de plantas c) Pesticidas bioquímicos

7 Definiciones restringidas Introducción artificial de organismos antagonistas en el patosistema, para controlar el patógeno y favorecer a la planta, reduciendo el inóculo del patógeno la intensidad de los síntomas posteriores a la infección (Monte Vázquez, 1997)

8 Historia 4000 años a.c. Rotación de cultivos Mesopotamia y China América precolombina Chinampas Aztecas Roberts introduce el término ANTAGONISMO (Penicillium glaucum frente a bacterias)

9 Historia cont Smith control de un organismo por otro, excluido el hombre regulación de la población de una plaga por sus enemigos naturales 1921 Hartley introduce Pythium para controlar caída de plántulas 1945 Brain y McGrowan describen micoparasitismo y antibiosis de Trichoderma sobre Rhizoctonia 1963 I Simposio Internacional sobre Control

10 Objetivos del CB Objetivo general: Reducir la incidencia y/o severidad de las enfermedades de plantas sin riesgo para el hombre o el medio ambiente Objetivos específicos: Reducción del inóculo del patógeno Reducción de la infección del huésped por el patógeno Reducción de la severidad del ataque

11 Información previa necesaria Conocer el patógeno Conocer el huésped Conocer el ciclo de la enfermedad Conocer las relaciones huésped-patógeno Conocer el ambiente donde se dará la interacción.

12 Características del CB Suele ser compatible con otras formas de control Su acción se limita en muchos casos a determinado tipo de patógenos en determinado hábitat Los biopesticidas suelen ser más fácilmente degradables

13 Características del CB cont. Por su naturaleza son inherentemente menos tóxicos que los pesticidas convencionales Un agente de control biológico puede tener más de un mecanismo de acción, lo cual disminuye la posibilidad de aparición de cepas resistentes El biopesticida universal no existe

14 Problemas Se tiene resultados erráticos En general tiene efecto protector pero no curativo

15 Definiciones Wilson y Wisniewski (1994 )Control biológico implica todo tipo de control que no involucre el uso de plaguicidas de síntesis química Tres métodos para llevarlo a cabo: uso de microoganismos antagonistas uso de extractos de plantas modificación de la resistencia del huésped

16 Microorganismos antagonistas Microorganismos que impiden el desarrollo de la enfermedad producida por un patógeno Estrategias de uso Control natural Suelos supresivos Introducción masiva de antagonistas Manipulación del ambiente

17 Suelos supresivos Suelos con cierto grado de inhibición biológica que afecta en distinto grado a distintos patógenos Pierde actividad por calentamiento No es transferible a suelo conductor La actividad biocontroladora guarda relación con la biomasa y actividad biológica del suelo Trichoderma

18 Manipulación del ambiente Temperatura Atmósfera Nurientes Relativamente controlable en postcosecha

19 Ejemplos de microorganismos Bacterias antagonistas Agrobacterium radiobacter: Galltrol, Nogall Bacillus spp.: BioYield, Companion, HiStick N/T, Kodiak, Serenade, Burkholderia cepacia: Deny, Intercept Pseudomonas spp.: BioJect Spot-Less, Bio-save, BlightBan, Cedomon Streptomyces spp.: Actinovate*, Mycostop

20 Ejemplos de microorganismos Hongos antagonistas Ampelomyces quisqualis: AQ10 Candida oleophila: Aspire Coniothyrium minitans: Contans, Intercept WG Fusarium oxysporum: Biofox C, Fusaclean Gliocladium spp.: Primastorp, SoilGard Trichoderma spp.: Bio Fungus, Binab T, Root Pro, Trichopel, Trieco RootShield/PlantShield, T-22G, T-22 Planter Box, Trichodex,

21 Mecanismos de acción Antibiosis Competencia Micoparasitismo Producción de enzimas líticas Inducción de resistencia

22 Antibióticos Producto del metabolismo secundario de un microorganismo que provoca la muerte o la inhibición del crecimiento de otro. Compuesto orgánico de bajo peso molecular Activo en bajas concentraciones (menores de 10 ppm) Detección in vitro sencilla Cultivos duales Ensayos de difusión

23 Antibióticos

24 Problemas Producción muy dependiente de las condiciones de cultivo Pueden aparecer cepas resistentes Acción frente a flora benéfica Ejemplos Agrobacterium K84 Pseudomonas fluorescens Agrocin Pirrolnitrina

25 Agalla de corona Producida por Agrobacterium tumefaciens Antagonista :Agrobacterium radiobacter Descubierto por Kerr en 1970

26

27 Competencia omportamiento desigual de dos o más organismos frente a un mismo requerimiento, cuando la utilización del mismo por uno de los organismos, lo vuelve insuficiente para los demás. equerimientos: Espacio Oxígeno Nutrientes: Carbono, nitrógeno, hierro, etc.

28 Competencia por espacio Site Exclusion

29 Competencia por nutrientes a 90 a 80 b 50 c 20 b 60 c 20 a 100 a 90 c 21 c 21 % de incidencia. C.ciferri C.laurentii 0 Jugo de manzana Azúcares Aminoácidos Nitrato suero fisiológico Figura 5 Efecto del agregado de nutrientes

30 Competencia por hierro

31 Micoparasitismo Utilización del hongo patógeno como alimento por el antagonista

32 Pared celular de hongos β 1-3 glucanos β 1-6 glucanos glicoproteína proteína microfibrillas de quitina

33 Micoparasitismo Implica la producción de enzimas degradadoras de paredes fúngicas: β 1-3 glucanasas, quitinasas, proteasas

34 EJEMPLOS: colonizadores de esclerotos Esclerotos colonizados por Coniothyrium minitans Esclerotos colonizados por Sporidesmium sclerotivorum

35

36 Producción de enzimas líticas Penicillium rugulosum en cultivo dual con Monilinia fructicola

37 INDUCCIÓN DE RESISTENCIA Resistencia: Capacidad de un organismo sobreponerse completamente o en cierto grado a la acción de un patógeno Hipersensibilidad: Respuesta de resistencia que se genera en el sitio de desafío y previene la diseminación posterior del patógeno dentro de la planta

38 INDUCCIÓN DE RESISTENCIA Resistencia inducida: Fenómeno por el cual una planta estimulada adecuadamente, exhibe una respuesta de resistencia aumentada ante la llegada de un patógeno (Van Loon, 1997) Proceso de resistencia activa dependiente de barreras físicas o químicas de la planta huésped activada por agentes bióticos o abióticos (Kloepper, 1992)

39 Hipersensibilidad - Resistencia Inducida Hipersensibilidad: localizada síntomas limitados incapacidad del patógeno de crecer y/dispersarse muerte celular

40 Hipersensibilidad -Resistencia esistencia inducida: istémica ecesita inductor Inducida itio de acción alejado del sitio de estimulación usencia de toxicidad del inductor sobre el patógeno de esafío o hay relación dosis-respuesta sobrepasando determinado mbral

41

42 HIPERSENSIBILIDAD Inductores Barreras estructurales Enzimas PRP Sustancias antifúngicas fitoalexinas radicales

43 PRP PR1? Membrana PR2 β 1-3 glucanasa Pared PR3-PR4 Endoquitinasa Pared PR5? Membrana PR6 Inhibidor de proteasa Proteasa PR7 Proteasa? PR8 Endoquitinasa Pared PR9 Peroxidasa Formación de lignina PR10 RNasa? Sin clasificar Inhibidor de la poligalacturonasa

44 Coniothyrium minitans Coniothyrium minitans CON/M/91-08 registrado como biopesticida por la EPA Coniothyrium minitans will produce hundreds of pycnidia on the surface of a colonized sclerotium giving it the aspect of a spiny, irregular surface. Usually few hyphal threads will grow out of an infected sclerotium. This mycoparasite will spread as conidia in the soil. Contrary to Sporidesmium sclerotivorum, Coniothyrium minitans has a good saprophytic ability, and can grow on plant residues or be easily cultured on artificial media. Sporidesmium sclerotivorum is a fungus that lives in the soil. This mycoparasite can ki a sclerotium in three to four weeks. Mycelium from S. sclerotivorum (arrow) can grow more than 2.5 cm (1-inch) into the soil from an infected sclerotium.

45 Planta quitinasa β 1-3 glucanasa IPG Patógeno Poligalacturonasa Pared celular de la planta Pared celular del patógeno Oligogalacturónidos Percepción, estimulación de respuestas de defensa Oligoquitina, oligoglucanos

46 Pasos en la resistencia sistémica inducida expresión de resistencia inductor producción de señal translocación de señal activación de genes de defensa

47

48 Tipos de resistencia sistémica inducida SAR Resistencia sistémica adquirida ISR Resistencia sistémica inducida SAR Inductores: Patógeno necrozante, partes de bacterias (LPS) u hongos, trozos de pared vegetal, sustancias químicas. Efectores: PRP (proteínas relacionadas con la patogenia) Señal: Desconocida. Mediada por ácido salicílico

49

50 Inductores químicos Ácido salicílico Ácido 2,6-dicloroisonicotínico Acibenzolar-S-metil (BION) Ácido gama aminobutírico Quitosano y derivados Harpin (proteína producida por Erwinia amylovora)

51 ISR Inductores: Rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal Efectores: Defensinas, PRP? Señal: etileno? jasmonatos?

52 Inducción de resistencia (Ejemplos) Inducción de SAR o ISR Aureobasidium pululans induce quitinasas, glucanasas y peroxidasa en heridas de manzana. (Ippolito et al. 2000) Candida saitoana induce resistencia en heridas vecinas (El-Gaouth et al. 2001) PGPR(Plant growth promoting rhizobacteria) induce ISR en tomate contra Phytophtora infestans (Yan et al. 2002)

53 SE34, 89B61, IPC-11, C10 Rizobacterias BABA Ácido gama aminobutírico (inductor químico de SAR) Pathogen Patógeno aplicado en las hojas inferiores

54 Ácido salicílico Jasmonato

55 Conclusiones Rizobacterias inducen resistencia (ISR) ISR dependiente de jasmonato BABA y patógeno inducen resistencia (SAR) SAR involucra ácido salicílico

56 Protección cruzada Infección de la planta con un microorganismo, con lo cual se suprime o evita la enfermedad causada por microorganismos relacionados EJEMPLOS Cepa 45 del virus de la tristeza (cepa avirulenta) protege contra cepas virulentas del virus

57 Sustancias naturales ( aprobadas por la EPA) Bicarbonato de sodio Ácido acético Efecto fungistático Harpin Quitosano Inducción de resistencia

58 Sustancias naturales Jasmonatos Ácido salicílico Extractos de plantas Propóleos

59 Pasos en el trabajo en control biológico Comprobación de la existencia de la enfermedad Aislamiento de cepas nativas del patógeno Caracterización de las cepas del patógeno (Agresividad, Resistencia a fungicidas) Selección de las cepas del patógeno a ensayar Aislamiento de antagonistas

60 Pasos en el trabajo en control biológico Selección de antagonistas (in vitro e in vivo) Correcta identificación Estudio de los mecanismos de acción Estudios de toxicidad Producción a gran escala Formulación