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CONTROL
BIOLÓGICO
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
Historia
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)
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
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)
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)
• b) Pesticidas derivados de plantas
• c) Pesticidas bioquímicos
Historia cont.
Objetivos del CB
Objetivo general:
general
• 4000 años a.C. Rotación de cultivos
Mesopotamia y China
• América precolombina “Chinampas” Aztecas.
• 1874 Roberts introduce el término
ANTAGONISMO (Penicillium glaucum frente a
bacterias)
• 1919 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
biológico
•Reducir la incidencia y/o severidad de las enfermedades de
plantas sin riesgo para el hombre o el medio ambiente
Objetivos específicos:
específicos
•Reducción del inóculo del patógeno
•Reducción de la infección del huésped por el patógeno
•Reducción de la severidad del ataque
1
Información previa
necesaria
Características del CB
•Su acción se limita en muchos casos a determinado tipo de
patógenos en determinado hábitat
•Conocer el patógeno
•Los biopesticidas suelen ser más fácilmente degradable
•Conocer el huésped
•sPor su naturaleza son inherentemente menos tóxicos que los
pesticidas convencionales
•Conocer el ciclo de la enfermedad
•Conocer las relaciones huésped-patógeno
•Conocer el ambiente donde se dará la
interacción.
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
• Se tiene resultados erráticos
• En general tiene efecto protector pero no
curativo
•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
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
Ejemplos de microorganismos antagonistas
Bacterias
– Agrobacterium radiobacter: Galltrol , Nogall
– Bacillus spp.: BioYield, Companion, HiStickN/T, Kodiak ,
– Burkholderia cepacia: Deny, Intercept
– Pseudomonas spp.: BioJect Spot-Less, Bio-save, BlightBan,
Streptomyces spp.: Actinovate *, Mycostop
Hongos
– 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, Trichodex ,
Trichopel, Trieco RootShield/PlantShield, T-22G, T-22 Planter Box,
Problemas
•Suele ser compatible con otras formas de control
Mecanismos de acción
•
•
•
•
•
Antibiosis
Competencia
Micoparasitismo
Producción de enzimas líticas
Inducción de resistencia
Manipulación del ambiente
• Temperatura
• Atmósfera
• Nurientes
• Relativamente controlable en postcosecha
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
2
Antibióticos
Agalla de corona
Problemas
• Producción muy dependiente de las
condiciones de cultivo
• Pueden aparecer cepas resistentes
• Acción frente a flora benéfica
• Producida por Agrobacterium tumefaciens
• Antagonista :Agrobacterium radiobacter
• Descubierto por Kerr en 1970
Ejemplos
• Agrobacterium K84
• Pseudomonas fluorescens
Agrocin
Pirrolnitrina
Competencia por nutrientes
Competencia
Competencia por espacio
Site Exclusion
120
a
90
100
% de incidencia
Comportamiento 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.
80
C.ciferri
a
100a
a
80
C.laurentii
90
b
60
b
50
60
40
c
20
20
c
20
c c
21 21
.
Competencia por hierro
N
itr
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A
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s
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s
0
Requerimientos:
• Espacio
• Oxígeno
• Nutrientes: Carbono, nitrógeno, hierro, etc.
Figura 5 Efecto del agregado de nutrientes
Micoparasitismo
Pared celular de hongos
• Utilización del hongo patógeno como alimento por
el antagonista
•ß 1-3 glucanos ß 1-6 glucanos
•glicoproteína
•proteína
• microfibrillas de quitina
3
EJEMPLOS: colonizadores de
esclerotos
Micoparasitismo
• Implica la producción
de enzimas
degradadoras de
paredes fúngicas:
• ß 1-3 glucanasas,
• quitinasas ,
• proteasas
Esclerotos colonizados por
Coniothyrium minitans
Esclerotos colonizados por
Sporidesmium sclerotivorum
INDUCCIÓN DE
RESISTENCIA
Producción de enzimas líticas
• 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
Penicillium rugulosum en cultivo dual con Monilinia fructicola
Hipersensibilidad Resistencia Inducida
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)
Hipersensibilidad -Resistencia
Inducida
Resistencia inducida:
Hipersensibilidad:
•localizada
•síntomas limitados
•incapacidad del patógeno de crecer
y/dispersarse
•muerte celular
•sistémica
•necesita inductor
•sitio de acción alejado del sitio de estimulación
•ausencia de toxicidad del inductor sobre el patógeno de
desafío
•no hay relación dosis -respuesta sobrepasando determinado
umbral
•no específico
4
PRP
HIPERSENSIBILIDAD
PR1
?
PR2
Barreras
estructurales
Inductores
ß 1-3 glucanasa
PR3-PR4
Endoquitinasa
PR5
?
PR6
Enzimas PRP
Inhibidor de proteasa
Membrana
Pared
Pared
fitoalexinas
PR8
Endoquitinasa
radicales
PR9
Peroxidasa
Formación de lignina
PR10
RNasa
?
Inhibidor de la
Poligalacturonasa
ß 1-3 glucanasa
Proteasa
PR7
Sin clasificar
IPG
Membrana
Sustancias
antifúngicas
Proteasa
Patógeno
Planta
quitinasa
?
Pared celular de la
planta
Pared celular del
patógeno
Pared
poligalacturonasa
Oligogalacturónidos
Percepción, estimulación de
respuestas de defensa
Oligoquitina,
oligoglucanos
poligalacturonasa
Pasos en la resistencia sistémica
inducida
Tipos de resistencia
sistémica inducida
expresión de
resistencia
inductor
activación de
genes de defensa
•SAR Resistencia sistémica adquirida
•ISR Resistencia sistémica inducida
producción de señal
translocaciónde
señal
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
Inductores químicos
ISR
•Ácido 2,6-dicloroisonicotínico
Inductores: Rizobacterias promotoras
del crecimiento vegetal
•Acibenzolar-S-metil (BION)
Efectores: Defensinas, PRP?
•Ácido salicílico
•Ácido gama aminobutírico
Señal:
etileno ?
•Quitosano y derivados
•Harpin (proteína producida por Erwinia amylovora)
jasmonatos ?
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Inducción de resistencia
(Ejemplos)
• Inducción de SAR o ISR
• Aureobasidium pululans induce quitinasas,
glucanasasy 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)
Conclusiones
• Rizobacterias inducen resistencia (ISR)
• ISR dependiente de jasmonato
• BABA y patógeno inducen resistencia
(SAR)
• SAR involucra ácido salicílico
Sustancias naturales
•
•
•
•
Jasmonatos
Ácido salicílico
Extractos de plantas
Propóleos
SE34, 89B61, IPC-11, C10
BABA
Rizobacterias
Ácido gama aminobutírico (inductor químico de SAR)
Ácido salicílico
Jasmonato
Pathogen Patógeno aplicado en las hojas inferiores
Sustancias naturales
( aprobadas por la EPA)
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
• Bicarbonato de sodio
Efecto fungistático
• Ácido acético
• Harpin
Inducción de resistencia
• Quitosano
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
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
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