Un grupo de investigadores de la Universidad Austral de Chile desarrollan un biocontrolador de gusano blanco en base a hongos endófitos nativos para mejorar la productividad de las praderas bajo pastoreo.

El proyecto denominado “Biocontrolador de Hongos Endofitos (HEN)” es financiado por el Fondo de Innovación para la Competitividad (FIC) del Gobierno Regional de Los Ríos y su Consejo Regional.  En esta iniciativa trabajan el Dr. Sigisfredo Garnica, el  Dr. Oscar Martínez, ambos de la  Facultad de Ciencias; el  Dr. Máximo Alonso de la Facultad de Ciencias Agrarias y  el Dr. Raúl Venegas del Instituto Tecnológico para la Agricultura Sustentable (ITAS).

El objetivo del proyecto es generar un biocontrolador en base a consorcios de hongos endófitos nativos (HEN) para el control del gusano blanco y así contribuir al desarrollo competitivo y sostenible de praderas para pastoreo en la Región de los Ríos.

En el marco del proyecto se desarrollarán al menos dos consorcios de HEN como biocontroladores para incrementar la productividad en praderas de pastoreo, de los cuales uno se escalará a nivel comercial. Los principales beneficiarios del proyecto serán los productores ganaderos, tanto de leche como carne, de la Región de Los Ríos y se espera en un futuro, a todo el país.

La innovación biotecnológica se basa en el desarrollo de un nuevo biocontrolador en base a un inoculante haciendo uso de la biodiversidad de HEN (dos o más hongos diferentes) adaptados a las condiciones medioambientales de la Región de Los Ríos.

“Como el biocontrolador es conformado por un consorcio de HEN, permitirá incrementar la eficiencia de la infección de las plantas las cuales representan sus huéspedes naturales. La aplicación de este nuevo inoculante incrementará la productividad de las praderas bajo pastoreo, aumentando la rentabilidad del negocio pecuario”, explica el Dr. Máximo Alonso.

Tradicionalmente las producciones de hortalizas se basan en el uso intensivo de agroquímicos para el control de plagas y enfermedades. El uso abusivo de estos productos genera problemas ambientales, sociales y económicos que afectan la sustentabilidad de los sistemas.

“Estas aplicaciones influyen negativamente en la calidad del suelo, ya que pierden una importante cantidad de micoorganismos benéficos, que ayudan a las plantas en su desarrollo para alcanzar los niveles de productividad que hacen rentables las unidades productivas de los agricultores”, sostiene la investigadora de INIA Quilamapu Lorena Barra Bucarei, quien lidera una innovadora estrategia de manejo de plagas y enfermedades basada en el uso de hongos endófitos. “Lo que buscamos -agrega- es minimizar los efectos perjudiciales del uso de plaguicidas químicos en la horticultura”.

Barra explica que los hongos endófitos son microorganismos que crecen en el interior de la planta, protegiéndola frente a la acción de plagas y enfermedades, y que contribuyen a su desarrollo al apoyar el proceso de nutrición de la planta.

Las propiedades benéficas de estos hongos fueron evaluadas en hortalizas durante la temporada 2018-2019, con agricultores de las localidades de Maule y Colín que forman parte del programa Prodesal de la Municipalidad de Maule. Tradicionalmente, estos pequeños productores han utilizado importantes cantidades de productos químicos en el control de plagas y enfermedades. “Los hongos endófitos fueron validados, tanto en invernaderos como al aire libre, en cultivos de tomate, pepino y lechuga, alcanzando producciones 100% libre de plaguicidas químicos y con rendimientos, en algunos casos, superiores a los obtenidos con el sistema tradicional” enfatiza la investigadora de INIA.

Lorena Barra sostiene que “el éxito de estas tecnologías depende del cumplimiento de las recomendaciones técnicas por parte de los productores. Los endófitos funcionan principalmente de forma preventiva. Deben ser aplicados de forma oportuna y bajo ciertas condiciones de temperatura y humedad, pero además los agricultores deben contribuir con el cumplimiento de labores de manejo que son fundamentales para evitar una alta presión de las plagas y enfermedades, como el retiro de los restos de vegetales provenientes de podas y limpiezas, manejo adecuado de la ventilación en el caso de los invernaderos y un manejo nutricional adecuado, entre otras”.

Durante el proceso de validación en hortalizas, la investigadora de INIA dijo que se trabajó en el desarrollo de una estrategia de uso con varias mezclas de endófitos “para lograr la más efectiva y funcional, o sea, que controle la plaga y/o la enfermedad y que además promueva el crecimiento de las plantas”. Para ello, comentó que se realizaron aplicaciones previas al trasplante, a nivel de almácigo, y luego en el desarrollo de cultivo hasta la cosecha. “Las aplicaciones previas al trasplante son fundamentales para el éxito de estos hongos, debido a que hay una importante colonización del suelo con microorganismos benéficos que compiten y disminuyen las poblaciones de patógenos que producen enfermedades en las plantas”, afirmó Paz Millas, fitopatóloga e investigadora de INIA que también forma parte del proyecto.

Productores contentos

Sólo experiencias positivas han expresado los productores del Prodesal que han interactuado con esta iniciativa de investigación del INIA. En tal sentido, Patricio Vásquez, agricultor del sector Unihue comentó que “estamos muy contentos con estos honguitos; son muy buenos para la mosca blanca y hongos del suelos con un rinde de cosecha muy bueno en tomate”.

Francisco Fuentes, joven agricultor que desde hace algunos años se esfuerza en obtener hortalizas bajo plástico usando microorganismos y extractos vegetales, sostuvo que “hemos tenido una buena experiencia con estos hongos. Hemos podido evitar el uso de plaguicidas en el cultivo en invernadero. Esto es un gran logro para la agricultura en general. Este trabajo significa una apertura a mercados más exigentes con una reducción de costos”.

Finalmente Jorge Orellana, productor de lechugas, dijo que “se notó el uso de los hongos endófitos. Mi experiencia fue buena ya que las plantas estaban más sanas y eliminamos químicos. Me llamó la atención que las lechugas que puse después en el lugar del ensayo, se dieron muy bien, estaban mucho más bonitas que las que puse en sectores donde no había usado estos hongos buenos (endófitos)”.

La investigadora Lorena Barra expresó su satisfacción por el aporte realizado. “Para nosotros como INIA es importante desarrollar tecnologías al alcance de la pequeña agricultura. El producto final que estamos elaborando considera una formulación que facilitará su uso por parte de los productores, porque además de la efectividad del agente microbiano, hemos incorporado protectores de rayos UV, un aditivo natural que hace que el producto se adhiera mejor a las hojas, y estimuladores que hacen que el hongo ingrese a la planta, todo en una dosis lista para ser ocupada en bombas de espalda”. La especialista del INIA agradeció el apoyo brindado al FIC Maule, así como a la Municipalidad del Maule que posibilitaron desarrollar el trabajo de investigación tendiente a generar producciones hortícolas limpias.

El incremento de la demanda  de  alimentos  y  el  aumento  de  la  producción  agrícola  ha  elevado  el  uso  de  fungicidas  de  síntesis  química,  a  pesar  de  los  posibles  efectos  secundarios  que  tendrían  sobre  el  medio  ambiente  y  la  salud  humana.  El  medio  ambiente  y  las  enfermedades  de  plantas  están  estrechamente  relacionados.  El  cambio  climático  y  las  temperaturas  extremas  pueden  desestabilizar  los  sistemas  agrícolas,  generando  cambios  en  el  comportamiento  de  las  comunidades  de  microorganismos  y  su  interacción  con  los  cultivos  agrícolas.

Uno  de  los  principios  básicos  de  la  fitopatología  es  la  interacción  que  ocurre  entre  el  huésped  susceptible,  un  agente  patógeno  virulento  y  un  entorno  favorable.  El  ambiente  es  un  componente  importante  del  “triángulo  de  la  enfermedad”,  debido  a  que  factores  como  temperatura  y  humedad  establecen  las  condiciones  para  el  desarrollo  de  la  patología.  Sin  embargo,  el  cambio  climático  está  modificando  esta  relación  con  la  presencia  de  fenómenos  meteorológicos  extremos  que  pueden  desestabilizar  el  entorno,  comprometiendo  las  defensas  de  las  plantas  y  creando  nichos  que  permitan  establecimiento  de  los  patógenos.

Las  estrategias  de  manejo  para  el  control  de  enfermedades  dependen  en  gran  parte  de  las  condiciones  climáticas,  las  cuales  tienen  gran  influencia  sobre  la  efectividad  de  los  fungicidas  aplicados  al  suelo  o  follaje.  Las  altas  temperaturas  e  incremento  de  la  humedad,  favorecen  la  degradación  y  la  volatilización  del  ingrediente  activo.  Además,  factores  ambientales  pueden  alterar  la  penetración  y  translocación  (modo  de  acción)  de  fungicidas  sistémicos  en  la planta.  Durante  el  desarrollo  de  un  cultivo  será  necesario  modificar  el  número  de  aplicaciones  y  la  dosis  a  ser  aplicada,  incrementando  el  riesgo  de  desarrollar  resistencia  de  ese  fungicida  hacia  el  patógeno  que  se  desea  controlar.

Existen  estrictas  regulaciones  para  el  uso  de  plaguicidas  y  fungicidas  en  mercados  internacionales.  En  el  año  2009,  la  Unión  Europea  aprobó  una  normativa  que  regula  la  venta  y  uso  de  productos  fitosanitarios,  como  una  medida  para  evitar  efectos  adversos  sobre  la  salud  humana,  animales  y  el  medio  ambiente.  En  los  próximos  años,  la  tendencia  será  disminuir  el  uso  de  productos  químicos  como  método  para  controlar  las  enfermedades  en  plantas  e  implementar  nuevas  alternativas,  compatibles  con  los  ecosistemas  en  los  cuales  la  planta,  el  patógeno  y  el  ambiente  coexisten.

Control biológico de enfermedades

El  control  biológico  ocurre  de  manera  natural  en  todos  los  ecosistemas,  donde  comunidades  de  organismos  regulan  a  herbívoros  depredadores,  parásitos  y  patógenos.  Este  principio  se  aplica  al  control  de  patógenos  de  plantas.  Si  la  cantidad  y  actividad  de  un  patógeno  se  mantiene  bajo  control  por  la  comunidad  microbiana,  el  control  biológico  ha  sido  efectuado.

Se  denomina  control  biológico  al  método  que emplea  microrganismos  para  reducir  la  capacidad  del  patógeno  de  producir  la  enfermedad  en  la  planta  que  está  siendo  atacada.  Los  microorganismos  o  grupo  de  microorganismos  son  capaces  de  causar  un  efecto  antagónico  frente  al  patógeno,  desplazándolo  o  inhibiendo  el  desarrollo  de  este  en  la  planta.  En  una  interacción  entre  dos  microorganismos (patógeno  y  antagonista),  el  patógeno  perderá  la  capacidad  de  producir  la  enfermedad  gracias  a  la  acción  del  microorganismo  antagonista.

Para  ejercer  un  control  efectivo  con  agentes  de  biocontrol,  es  importante  conocer  sobre  la  biología  tanto  del  patógeno  como  del  antagonista,  las  características  del  huésped  (planta),  así  como  sobre  el  impacto  que  los  factores  ambientales  ejercen  sobre  la  agresividad  del  patógeno  y  la  persistencia  del  antagonista.

Otro  aspecto  importante  que  debe  considerarse  son  los  mecanismos  de  acción  que  utilizan  los  antagonistas  para  bloquear  el  proceso  de  la  enfermedad  en  la  planta  hospedante,  como  la  antibiosis,  donde  la  producción  de  metabolitos  secundarios  da  como  resultado  sustancias  tóxicas  para  otros  hongos,  en  este  caso  hongos  fitopatógenos.  Por  otro  lado,  la  competencia  por  nutrientes  ocurre  cuando  dos  o  más  microrganismos  requieren  del  mismo  recurso  para vivir,  y  el  antagonista  supera  al  patógeno  en  adquirir  esos  nutrientes.

De  igual  forma,  el  parasitismo  de  un  hongo  por  otro  se  produce  por  la  penetración  y  lisis  (destrucción  de  la  pared  celular)  de  las  hifas  del  patógeno  por  parte  del  antagonista.  La  inducción  de  resistencia,  producida  por  la  inoculación  de  plantas  con  patógenos  atenuados,  inactivados  o  sustancias  químicas  que  activen  las  respuestas  de  defensa  en  las  plantas,  son  algunas  de  las  estrategias  que  emplean  los  microrganismos  antagonistas  para  el  control  de  enfermedades  en  plantas.

Entre  las  principales  características  para  que  un  agente  de  biocontrol  sea  eficiente  están:

• Debe  contar  con  diversos  mecanismos  de  acción.
• Ser  genéticamente  estable.
• Ser  efectivo  incluso  en  bajas  concentraciones.
• Ser  compatible  con  otros  métodos  de  control.
• Grado  de  especificidad  hacia  el  patógeno.
• Fácil  de  formular  para  producción  a  gran  escala.
• Ser  capaz  de  sobrevivir  en  el  campo  y  establecerse  en  el  ecosistema,  para  mantenerse  activo  hasta  que  encuentre  el  organismo  objetivo  que  debe  suprimir.

Es  posible  que  la  actividad  inhibitoria  de  estos  microorganismos  en  contra  de  patógenos  sea  la  principal  ventaja  para  su  uso,  sin  embargo  su  potencial  como  recursos  de  genes  para  la  resistencia  de  enfermedades  de  plantas  es  también  considerada  una  de  las  fortalezas  más  destacadas  y  que  en  la  actualidad  se  investiga  fuertemente.  El  uso  de  agentes  de  biocontrol  es  seguro,  fácil  de  usar,  ambientalmente  amigable,  en  comparación  con  los  fungicidas  de  síntesis  química  de  amplio  espectro.  Además  pueden  ser  implementados  dentro  de  las  diferentes  actividades  que  se  realizan  en  el  campo  o  como  parte  de  un  Programa  de  Manejo  Integrado  de  Plagas  y  Enfermedades    (MIPE).

Enfermedades de la madera en vides

Uno  de  los  mayores  problemas  fitosanitarios  de  la  industria  del  vino  a  nivel  mundial  es  el  complejo conocido  como  “enfermedades  de  la  madera”,  el  cual  genera  una  disminución  en  la  productividad  y  longevidad  de  los  viñedos.  Los  hongos  causantes  de  esta  patología  pueden  infectar  a  vides  ya  establecidas  por  medio  de  heridas,  generalmente  provocadas  por  la  poda.  Sin  embargo,  estos  hongos  también  han  sido  detectados  en  varillas  de  propagación  y  plantas  jóvenes  injertadas,  lo  que  indica  que  la  enfermedad  puede  propagarse  durante  la  multiplicación  de  plantas.

En  Chile,  los  hongos  fitopatógenos  que  han  sido  identificados  en  viñedos  y  que  están  asociados  a  los  principales  síntomas  de  las  enfermedades  de  la  madera,  como  puntuación  necrótica,  pudrición  seca,  necrosis  en  forma  de  V  y  pudrición  blanda,  son  Phaeomoniella  chlamydospora,  Diplodia  seriata,  Diplodia  mutila,  Neofusicoccum  parvum.  No  existen  tratamientos  que  eliminen  eficazmente  a  los  hongos  patógenos  que  provocan  esta  enfermedad  una  vez  que  el  tejido  de  la  planta  se  encuentra  colonizado.  El  manejo  se  realiza  sólo  con  la  aplicación  de  tratamientos  químicos  aplicados  luego  de  la  poda,  o  través  de  la  “poda  doble”  de  plantas  que  ya  se  encuentran  infectadas.  Sin  embargo,  estas  estrategias  son  de  eficacia  variable  y  no  protegen  la  herida  durante  el  tiempo  necesario  cuando  la  planta  se  encuentra  aún  susceptible.  El  período  de  incubación  entre  la  colonización  inicial  del  tejido  y  la  aparición  de  los  primeros  síntomas  puede  tomar  años,  por  lo  que  el  agricultor  no  nota  que  la  planta  está  enferma  y  deja  de  lado  los  tratamientos  preventivos.

Hongos endófitos para su control   

Se  consideran  microorganismos  benéficos  a  los  agentes  de  control  biológico  cuyo  uso  pueden  proporcionar  protección  preventiva  por  un  mayor  período  de  tiempo  y  pueden  además  formar parte  de  los  Programas  de  Manejo  Integrado  de  Plagas  y  Enfermedades.

Los  microorganismos  endófitos  pueden  considerarse  agentes  de  biocontrol  eficientes  porque  son  capaces  de  colonizar  el  mismo  nicho  ecológico  que  los  hongos  fitopatógenos.  Tienen  además  el  potencial  para  permanecer  dentro  del  tejido  de  la  planta  y  competir  por  el  espacio  y  nutrientes,  convirtiéndose  en  candidatos  ideales  para  el  control  de  las  enfermedades  de  la  madera.

Los  hongos  endófitos  son  microorganismos  que,  durante  parte  de  su  ciclo  de  vida,  habitan  en  los  tejidos  internos de  la  planta  sin  causar  daño  aparente  o  síntomas  de  enfermedad.  Son  conocidos  por  intervenir  en  interacciones  entre  las  plantas  y  el  ambiente,  promover  el  crecimiento  de  la  planta,  mejorar  la  resistencia  al  estrés  y  alterar  el  proceso  de  infección  de  los  patógenos  en  las  plantas.

En  el  año  2012  Pancher  identificó  un  gran  número  de  hongos  endófitos  aislados  en  viñedos,  los  que  incluyen  Alternaria,  Epicoccum,  Cladosporium,  Xylaria,  Truncatella,  Phoma  yDavidiella.  La  evidencia  sugiere  que  las  interacciones  planta-hongo  son  importantes  para  determinar  la  salud  de  la  misma.  La  colonización  de  la  planta  huésped  por  hongos  endófitos  contribuye  a  la  adaptabilidad  del  genotipo  de  la  planta  al  estrés  biótico  y  abiótico.  Además,  en  el  caso  de  las  vides,  los  microorganismos  endófitos  juegan  un  rol  importante  debido  que  pueden  influenciar  en  la  calidad  del  vino.

UC  Davis  Chile  está  trabajando  en  el  desarrollo  de  herramientas  que  permitan  el  control  preventivo  de  las  enfermedades  de  la  madera,  a  través  de  un  proyecto  que  busca  identificar  y  caracterizar  hongos  endófitos  y  epífitos  de  (Vitis  vinífera)  aislados  de  diferentes  localidades,  condiciones  climáticas  (temperatura,  humedad,  altitud)  y  tipo  de  manejo  del  cultivo.

Dentro  del  trabajo  realizado  como  parte  del  proyecto,  se  logró  identificar  a  posibles  candidatos  como  agentes  de  control  biológico  para  combatir  a  hongos  fitopatógenos  asociados  a  las  enfermedades  de  la  madera.  La  efectividad  de  los  potenciales  agentes  de  control  biológico  fue  observada  en  ensayos  de  laboratorio  al  ser  enfrentados  a  D.  seriata  y N.  parvum,  donde  fueron  capaces  de  detener  el  desarrollo  de  estos  patógenos.

A  partir  de  estos  resultados  se  pueden  establecer  los  mejores  candidatos  de  la  colección  de  microorganismos  con  capacidad  antagonista,  como  potenciales  agentes  de  biocontrol,  los  cuales  pueden  ser  empleados  en  períodos  de  poda,  o  durante  la  propagación  en  vivero,  ya  que  son  puntos  críticos  en  el  proceso  de  infección.

La  búsqueda  de  controladores  biológicos  para  mitigar  al  complejo  de  enfermedades  de  la  madera  pretende  encontrar  nuevas  herramientas  que  puedan  prevenir  la  diseminación  de  la  enfermedad.  La  identificación  y  caracterización  de  microorganismos  que  presenten  diversos  mecanismos  de  acción  frente  al  complejo  de  patógenos  asociados  a  esta  enfermedad  tiene  como  objetivo  la  formulación  de  un  producto  que  sea  escalable  a  nivel  industrial  y que  permita  el  control  preventivo  de  los  principales  fitopatógenos  que  causan  las  enfermedades  de  la  madera  en  Chile.

Escrita por: Diana Toapanta, Investigación en Endófitos UC Davis Chile