Los hongos entomopatógenos endófitos mejoran la nutrición férrica y el crecimiento vegetal

Resumen

1. introducción o motivación de la tesis Los ascomicetos mitospóricos entomopatógenos (AME) son un componente importante de la microbiota de los ecosistemas naturales, agrícolas y forestales, donde regulan las poblaciones de insectos y ácaros fitófagos, pero además, pueden ser utilizados de forma deliberada para el control de plagas de acuerdo con distintas estrategias, incluso de forma inundativa, como micoinsecticidas. Más allá, trabajos llevados a cabo principalmente en la última década resaltan que la función ecológica de los AME sobrepasa su condición de entomopatógenos, pues sus sorprendentes relaciones con las plantas, como endófitos, en el filoplano o en la rizosfera, abren nuevos horizontes en la protección y producción vegetal. Los resultados de esta tesis doctoral ponen de manifiesto los beneficios asociados al carácter endófito y competente en la rizosfera de cepas de AME, principalmente de los géneros Beauveria y Metarhizium, sobre distintas plantas cultivadas, no sólo por su impacto en el control de plagas, sino también sobre su crecimiento y nutrición férrica en suelos calcáreos. 2. contenido de la investigación En el capítulo II se ha evaluado el efecto de la colonización endofítica de plantas de trigo blando y trigo duro por la cepa EABb 04/01-Tip de Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. (Ascomycota; Hypocreales) mediante distintas estrategia de aplicación, tratamiento de semilla (SE), aplicación al suelo (SU), o pulverización foliar (PU), sobre el crecimiento, rendimiento, niveles de fitohormonas y absorción de nutrientes, y en paralelo, el efecto de este comportamiento endofítico sobre la mortalidad de larvas de Spodoptera littoralis Boisduval (Lepidoptera; Noctuidae) que consumen tejido foliar colonizado. La cepa EABb 04/01-Tip colonizó con éxito las plantas de trigo blando y duro, e incluso el hongo fue re-aislado del grano de las plantas inoculadas en los tratamientos SE y SU. El tratamiento SE incrementó un 40% el rendimiento del grano y la longitud de la raíz en trigo blando en comparación con las plantas control. La mortalidad de larvas del noctuido alimentadas con hojas de las plantas inoculadas varió desde el 30% al 57%, en los tratamientos SE y PU respectivamente. En el capítulo III se determinó la dosis mínima de la cepa EAMa 01/58-Su de Metarhizium brunneum Petch. (Ascomycota; Hypocreales) que aplicada al suelo, produce efectos sobre el crecimiento vegetal y la biodisponibilidad de Fe en plantas que crecen sobre suelos calcáreos y no calcáreos, con el objetivo de optimizar su utilización. Para ello se diseñó un ensayo in vitro con el objetivo de evaluar la capacidad de las cepas EABb 04/01-Tip, EAMa 01/58-Su y EAIf 10/04-Msp de Isaria farinosa (Holmsk.) Fr. para movilizar Fe a partir de nueve óxidos de Fe incluyendo ferrihidrita, hematites, goethita y magnetita, que difieren en composición, tamaño de partícula y cristalinidad. Además, se realizó un ensayo en maceta, para explorar la capacidad de los hongos de mejorar la nutrición de Fe y promover el crecimiento de plantas de sorgo y girasol, en el que se aplicaron al suelo cinco dosis fúngicas (0, 5×102, 5×104, 5×106 y 5×108 conidios ml-1) de una suspensión de conidios de la cepa EAMa 01/58-Su. El suelo calcáreo, debido a su baja disponibilidad de Fe, indujo clorosis en las plantas de sorgo, a diferencia del suelo no calcáreo utilizado como control. Los resultados del ensayo in vitro mostraron que las tres especies fúngicas aumentaron la disponibilidad de Fe de forma diferente en función del tamaño de partícula y cristalinidad de las fuente de Fe utilizadas. Las cepas EABb 04/01-Tip y EAIf 10/04-Msp aumentaron el pH del medio de cultivo, mientras que la cepa EAMa 01/58-Su no produjo efecto. Los resultados del cultivo en maceta mostraron que las dosis más altas (5×106 y 5×108 conidios ml-1) de la cepa EAMa 01/58-Su aliviaron los síntomas de clorosis Fe de las plantas de sorgo crecido en el suelo calcáreo, y aumentaron la altura de la planta y la producción de inflorescencias de girasol cultivado en ambos suelos. En el capítulo IV se determinó in vitro la capacidad de las cepas EAMa 01/58-Su, EABb 04/01-Tip y EAIf 10/01-Msp para aumentar la biodisponibilidad de Fe en medios calcáreos o no calcáreos que contienen diversas fuentes de Fe (ferrihidrita, hematites y goethita), y se evaluó en maceta la influencia del método de inoculación SE, SU y PU con las cepas EAMa 01/58-Su y EABb 04/01-Tip, sobre la extensión de la colonización endofítica y la mejora en la nutrición de Fe en plantas de sorgo cultivadas en un sustrato calcáreo. Los resultados mostraron que las tres cepas aumentaron la disponibilidad de Fe en el ensayo in vitro. La cepa más eficiente fue EAMa 01/58-Su, que disminuyó el pH del medio calcáreo, lo que sugiere que utilizó una estrategia diferente (probablemente, mayor producción de ácidos orgánicos), que los otros dos hongos, que elevaron el pH del medio no calcáreo. Los resultados del ensayo en maceta mostraron que los tres métodos de inoculación utilizados, condujeron a diferencias en el aislamiento de los tejidos vegetales, incrementaron la altura, el contenido de clorofila foliar, el Fe de la biomasa aérea, la longitud total de la raíz y la densidad de raíces finas. Sin embargo, el tratamiento SU fue el más eficaz, por su mayor efecto y persistencia sobre el contenido de clorofila foliar cuando los síntomas de clorosis férrica eran más evidentes en las plantas control, y tuvo un mayor efecto sobre la longitud total de la raíz y densidad de las raíces finas. 3.conclusión Los resultados de esta tesis doctoral nos revelan importantes beneficios asociados al empleo de AME en el control biológico. Más allá del control de plagas, hemos informado de la mejora del crecimiento de varias especies mono y dicotiledóneas, así como de la nutrición férrica en suelos calcáreos. Si bien el método de aplicación tuvo una influencia en estos efectos, los tres métodos utilizados, SE, SU y PU, podrían ser utilizados en función del tipo de cultivo, tipo de fitófago, y condicionantes económicos. Esta tesis abre nuevos horizontes científicos y de aplicación práctica, pues es necesario profundizar en las bases fisiológicas y moleculares de la relación endófito-planta, e incluso endófito-planta-fitófago, para potenciar los efectos de mejora de la nutrición y crecimiento del cultivo, sin olvidar el impacto de la estrategia sobre otros estreses abióticos. 4. bibliografía Akello J, Dubois T, Coyne D, Kyamanywa S. 2009. The effects of Beauveria bassiana dose and exposure duration on colonization and growth of tissue cultured banana (Musa sp.) plants. 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