INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional

Transcripción

1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional CIIDIR Unidad Sinaloa Obtención de un formulado a partir de esporas de Bacillus cereus para el control de Fusarium verticillioides causante de la pudrición de raíz, tallo y mazorca Responsable del proyecto: Claudia Castro Martínez clcastro@ipn.mx Participantes: Dr. Ignacio E. Maldonado Mendoza CIIDIR Sinaloa Dra. Melina López Meyer CIIDIR Sinaloa M. C. Juan Carlos Martínez Álvarez CIIDIR Sinaloa Dr. Roberto Gutiérrez Dorado - UAS 11 y 12 de diciembre de 2014

2 Contenido 1. Introducción antecedentes Cultivo de maíz 2. Problemática 3. Producto y/o proceso: Características, componentes, funcionalidad 4. Innovación Impactos 5. Objetivos 6. Resultados 2

3 Introducción: maíz Maíz, arroz y trigo: 40% de las tierras cultivadas Importancia del maíz en el mundo Superficie 170 millones ha Estados Unidos, China, Brasil, Argentina, Ucrania, India, México SIAP, 2014 FAOSTAT

4 Producción de maíz en México SIAP, 2014 FAOSTAT

5 Enfermedades por hongos fitopatógenos en maíz Pudriciones de raíz, tallo y mazorca Pérdidas 10 y 30% Producción de micotoxinas Edema pulmonar Daños en el hígado Cáncer Cotten et al., 1998; Logrieco et al., 2002; García-Aguirre et al.,

6 Control de Fusarius verticillioides Rotación de cultivos Densidad de siembra Control de malezas Control de plagas Buen manejo de humedad Buena fertilización NO existe método efectivo para combatir la enfermedad 6

7 Control biológico de F. verticillioides Alternativa de control de F. verticillioides 7

8 Productos de control biológico Agente de biocontrol Nombre del producto Uso B. cereus PIX PLUS (suspensión acuosa) Prom. de crecimiento B. licheniformis NOVOZYMES BIOFUNGICIDE GREEN RELEAF (concentrado líquido) Fungicida B. mycoides BMJ WP MICROBIAL FUNGICIDE (polvo humectable) Fungicida B. pumilus GB34 TECHNICAL CONCENTRATE BIOLOGICAL FUNGICIDE (polvo) Fungicida B. pumilus SONATA (suspensión concentrada) Fungicida, prom de crec. B. cereus ND Prom. de crecimiento B. subtilis SERENADE (suspensión concentrada) Fungicida, bactericida B. amyloliquefaciens FZB24 WG (gránulos) Fungicida B. subtilis KODIAK (polvo humectable) Fungicida B. subtilis SUBTILEX (polvo humectable) Fungicida - Efectividad: lugar, cultivo, patógeno 8

9 Propuesta del proyecto Producto: Formulado en polvo para el control de F. verticillioides en el cultivo del maíz. Características Formulado en polvo elaborado a partir de esporas de Bacillus cereus. Mayor vida de anaquel Componentes Esporas de B. cereus Acarreador Agente adherente Amortiguador Material enriquecedor Funcionalidad Efectivo para el control de la Fusariosis a nivel in vitro e in planta. Inhibe el crecimiento de otros hongos patógenos: F. Nygamii, F. andiyazi Macrophomina phaseolina, Alternaria alternata, Colletrotichum capsici Aumento en el rendimiento en grano y altura de planta. 9

10 Novedad y ventajas competitivas Por qué es innovador? No existe en el mercado un producto efectivo y validado contra la fusariosis del maíz en Sinaloa. Microorganismo nativo de Sinaloa, una característica importante para la efectividad de un producto para el control biológico de una enfermedad porque se encuentra pre-adaptado a las condiciones del suelo y del clima de la región. Los formulados existentes para el control biológico de otras enfermedades fúngicas son cultivos de los microorganismos vivos, no en forma de esporas, por lo que su vida de anaquel es muy corta (de semanas), mientras que un producto en base a esporas mejora su vida de anaquel (a meses o años). El proceso de producción será una tecnología propia de nuestro equipo de trabajo y es específico para esta cepa de Bacillus cereus en particular. 10

11 Novedad y ventajas competitivas < Uso de pesticidas químicos < Contaminación ambiental Ambiental Protección de la producción primaria del cultivo Uso de hectáreas de maíz no cosechadas Social Impactos Económico < Pérdidas del cultivo Generación de empleos Tecnológico Desarrollo de: Nuevo producto Nuevo proceso 10

12 Antecedentes del proyecto Aislamiento de microorganismos de la rizósfera de maíz Colección de 11,520 bacterias nativas de Sinaloa mantenida a - 70 C Financiamiento: FPS - 8MDP Ensayos masivos en líquido Selección de 622 microorganismos con potenciales antagonistas de F. verticillioides Pruebas en medio sólido Selección de 42 microorganismos y 14 mediante pruebas de hemólisis. (quitinasas, glucanasas, sideróforos, auxinas, fosfato). Ensayos en planta Selección de 3 microorganismos efectivos en campo. Pruebas de validación. Selección de B. cereus. Bacillus cereus: Antagonista contra F. verticillioides Producción a nivel matraz Falta por hacer. 12

13 Objetivos del proyecto Obtener un formulado en polvo con esporas de B. cereus con una vida de anaquel de al menos 3 meses Evaluar el efecto de factores ambientales sobre de la producción de esporas de B. cereus (ph, temperatura, oxígeno) Preparar el formulado en polvo de B. cereus utilizando diferentes acarreadores Evaluar la vida de anaquel del formulado en polvo de B. cereus Comprobar la efectividad biológica del formulado en campo 13

14 Estrategia experimental Crecimiento de B. cereus Producción de esporas Efecto de factores ambientales ph: Temperatura: ºC Agitación: rpm Oxígeno: 0, 0.1, 0.2, 0.3 vvm Diseño: Diseño compuesto central rotable Efecto de tipos de acarreadores: talco y diatomita Elaboración de formulado Evaluación de formulado En el control del hongo Viabilidad y vida de anaquel Pruebas en campo 14

15 Resultados objetivo 1 Evaluar el efecto de condiciones ambientales (ph, temperatura, agitación y oxígeno) sobre la producción de esporas de B. cereus. ph neutros alcalinos y bajas temperaturas favorecen la producción de esporas Una velocidad de agitación elevadas favorecen la producción de esporas. 15

16 Resultados objetivo 1 Evaluar el efecto de condiciones ambientales (ph, temperatura, agitación y oxígeno) sobre la producción de esporas de B. cereus. Las mejores condiciones fueron: Temperatura: 24ºC ph: 7.6 Agitación: 235 rpm Se obtuvo una producción de biomasa de: 7.4 X 10 8 UFC/mL La presencia de oxígeno incrementa la producción de esporas. (4 v) 2.91 X 10 9 UFC/mL 16

17 Resultados objetivo 2 Realizar el formulado en polvo a base de B. cereus utilizando diferentes acarreadores, determinar viabilidad y seleccionar la mejor condición. Separación de esporas Talco + CMC+ Glucosa + CaCO 3 55 C, 36 h Viabilidad > 50% UFC/mL 3.7 veces mayor Viabilidad 3% UCF/mL Diatomita + Glucosa + CaCO 3 55 C, 36 h 17

18 Resultados objetivo 2 Evaluación in vitro del formulado Formulación T Medio PDA F. Verticillioides 25 C 72 h Comparación con el control Control C 25 C 72 h L= [(C-T)/C] 100 C= 2 cm Kumar et al.,

19 Resultados objetivo 2 Evaluación in vitro del formulado Hongo fitopatógeno a Radio del micelio (mm) Inhibición Control Tratado % F. verticillioides ± 1 27 Fusarium nygamai ± Fusarium andiyazi ± Fusarium thapsinum ± Macrophomina phaseolina ± Alternaria Tratamiento Control alternata ± Colletotrichum F. verticillioides ± F. 0.5 andiyazi 35 FOL ± FORL ± Lasiodiplodia theobromae ± Sclerotinia sclerotiorum ± Fusarium roseum ± Colletotrichum gloeosporioide ± Alternaria solani ± Phomopsis ± Choanephora F. nygamai ± F. 0.5thapsinum 20 19

20 Resultados objetivo 3 Llevar a cabo pruebas de vida de anaquel del formulado en polvo a base de B. cereus Prod. de esporas ( UFC/g X109) Tiempo de almacenamiento (días) Viabilidad (%) % a los 6 meses de almacenamiento En proceso Periodo de almacenamiento (días) Comprobación de la efectividad biológica en campo del agrobiológico. 20

21 Conclusiones 1. Las mejores condiciones de producción de esporas de B. cereus fueron: ph: >7, Temperatura: 24ºC, agitación: 235 rpm, oxígeno: 0.2 vvm 2. El formulado de esporas de B. cereus fue elaborado utilizando talco como agente acarreador. 3. La evaluación in vitro del formulado permitió demostrar porcentajes de inhibición superiores al 25% de diversos hongos fitopatógenos. 4. El formulado de esporas de B. cereus presentó una viabilidad 80% a los 6 meses de almacenamiento. 5. La pruebas de validación en campo, están en proceso. 21

22 Reportaje Fundación Produce Sinaloa (FPS) 22

23 CIIDIR SINALOA 23