Control biològic de fitopatògens mitjançant la utilització de microorganismes

Jordi Martí, Alexandra Martí i Arnau Martorell

1. INTRODUCCIÓ

Què són els fitopatògens?

Són organismes que causen malalties a les plantes mitjançant l’alteració del seu metabolisme cel·lular causat per la secreció d’enzims, toxines, fitohormones i altres substàncies, i per l’absorció de nutrients de la cèl·lula per al seu propi creixement.

Poden generar problemes també al xilema i al floema de les plantes i bloquejar el transport de l’aigua i els nutrients des de l’arrel cap a les fulles o el flux de a saba des de les fulles a la resta de parts de la planta.

Els principals tipus de fitopatògens són fongs (ascomicets, basidiomicets i oomicets), bacteris, fitoplasmes i espiroplasmes, virus i viroides, nemàtodes, protozous i plantes paràsites.

Els principals fongs patògens de les plantes són aquests

· Magnaporthe oryzae: patogen de l'arròs.

· Uncinula necator: patogen de la vinya.

· Puccinia spp. (gènere): produeix el rovell dels cereals.

· Fusarium graminearum: patogen generalista.

· Blumeria graminis: patogen dels cereals.

· Mycosphaerella graminicola: patogen, entre altres de les gramínies.

· Colletotrichum spp. (gènere): patogen, entre d'altres, de fruites i plantes medicinals.

· Ustilago maydis o "carbó del blat de moro": es fa servir com model per estudiar la immunitat molecular de les plantes i els processos infecciosos.

Mètodes d’infecció

Els principals mètodes d’infecció per fitopatògens són a través d’enzims destructors de la paret cel·lular, per toxines i per proteïnes efectores.

 -Enzims destructors de la paret cel·lular: degraden la paret cel·lular vegetal per aconseguir alliberar els nutrients interiors. 

 -Toxines: poden danyar a totes es plantes o només causar danys a una planta hoste.

 -Proteïnes efectores: poden ser secretades al medi extracel·lular o directament a la cèl·lula hoste, sovint a través d’un sistema de secreció (tipus tres). Alguns efectors són coneguts per suprimir els processos de defensa de l'hoste. Això pot incloure: la reducció dels mecanismes de senyalització interns de les plantes o reducció de la producció fitoquímica. Els bacteris, fongs i oomicets són coneguts per realitzar aquesta funció.

2. MÈTODES TRADICIONALS DE CONTROL

Els biocides són substàncies químiques, substàncies d’origen natural, sintètiques o també microorganismes. El principal objectiu que tenen és eliminar els organismes perjudicials per les plantes perquè poden crear plagues.

Existeixen tres tipus de biocides:

-       Físics: apliquen radiacions d’alta energia com la llum ultra violeta i provoquen l’oxidació de la paret proteica de les cèl·lules.

-       Biològics: són substàncies (normalment enzims) que genera l’organisme per auto defensar-se.

-       Químics: poder ser tan de síntesi orgànica com inorgànica.

Aquests biocides s’anomenen diferent segons l’organisme que eliminen:

-       Herbicides

-       Insecticides

-       Acaricides

-       Fungicides

-       Rodenticides

-       Molusquicides

Els biocides solen actuar a nivell de membrana cel·lular del microorganisme al que ataquen, penetrant en ell i destruint els seus elements que li permeten seguir en vida, per tal de poder-lo eliminar. Per poder arribar a dins de la membrana que protegeix la cèl·lula es produeix la lisi d’aquesta membrana per part dels biocides.

Cal tenir present en tot moment que hi ha conseqüències pel que fa a la seva utilització, ja que els biocides (sobretot els químics) poden generar diferents efectes nocius per a la salut de les persones, pels animals i també pel medi ambient.

A més a més, actualment el disseny i la manipulació dels biocides és cada vegada més precís i s’utilitzen agents més potents i resistents. Això suposa un problema de toxicitat pels éssers vius i a la persistència en el medi ambient.

Degut el seu caràcter perillós per la vida i la seva importància, els biocides es troben regulats pel Real Decreto 1054/202 de 11 de octubre, en el qual és regula el procés d’avaluació pel registre, autorització i comercialització d’aquests.

3. ALTERNATIVES: CONTROL BIOLÒGIC DE FITOPATÒGENS

El control biològic de fitopatògens consisteix en la utilització d’organismes (hi ha qui també considera control biològic la utilització dels metabòlits i subproductes produïts per aquests organismes) que són enemics naturals d’una plaga o patogen, amb l’objectiu de reduir o eliminar els efectes nocius que aquests últims tenen sobre les plantes i els seus productes. En aquest cas ens centrarem en el control biològic mitjançant microorganismes, principalment els bacteris.

El control biològic dels fitopatògens mitjançant microorganismes representa una alternativa als mètodes de control utilitzats tradicionalment, els quals s’han explicat anteriorment. No obstant, i de la mateixa manera que la majoria d’alternatives proposades per substituir un determinat mètode que s’estigui aplicant (en qualsevol àmbit), aquesta presenta uns avantatges i uns inconvenients. El principal avantatge respecte la utilització de plaguicides i agents químics antimicrobians és que la utilització de microorganismes preserva les dinàmiques naturals de funcionament del medi ambient i també la innocuïtat natural dels aliments cultivats per al consum dels humans (fruites, verdures i hortalisses, etc.). Per altra banda, un dels inconvenients o limitacions més destacables del control biològic mitjançant microorganismes respecte els mètodes de control tradicionals és el fet que la seva eficàcia està estretament lligada a determinats factors ambientals que són difícils de controlar (TºC, humitat relativa, pH, etc.), i això fa que aquesta sigui menor. És per aquesta raó que resulta complicat arribar a nivells d’utilització d’aquest mètode alternatiu que permetin la seva comercialització a gran escala. A continuació explicarem amb més detall alguns dels múltiples casos de control biològic d’agents fitopatògens mitjançant l’aplicació de microorganismes.

4. ESPÈCIES IMPLICADES I MECANISMES D’ACTUACIÓ 

Aquests són alguns exemples de mètodes de control biològic d’agents fitopatògens:

Control mitjançant fongs

Algunes espècies de fongs del gènere Trichoderma, com per exemple Trichoderma harzianum, són considerades de les més efectives en el control d’altres fongs fitopatògens. Mecanisme d’actuació: aquests fongs segreguen tota una sèrie d’enzims lítics que provoquen la degradació de les parets de les cèl·lules dels patògens i, com a conseqüència d’això, la seva mort.

                   Imatge 1. Atac de Trichoderma harzianum (taronja) contra el fitopatogen Pythium ultimum (verd).

Control biològic del foc bacterià

El foc bacterià és una malaltia causada per bacteris de l’espècie Erwinia amylovora, i que afecta principalment a les plantes de la família de les rosàcies, en la qual s’inclouen diverses espècies de fruiters i plantes ornamentals de gran interès econòmic i gastronòmic. Les principals espècies implicades en el control biològic del foc bacterià són bactèries competidores de Erwinia amylovora, essent aquestes les més utilitzades: Pantoea agglomerans, Pseudomonas fluorescens i Bacillus subtilis. S’ha de destacar, però, que aquests bacteris només són efectius quan s’apliquen durant el procés de floració de les plantes, atès que el seu principal mecanisme d’actuació consisteix en impedir la infecció de les flors de la planta per part de Erwinia amylovora (la infecció de E. amylovora es produeix bàsicament a les flors de les plantes, de manera que si aquestes es veuen malmeses la producció final de fruits es veurà dràsticament reduïda), i quan s’apliquen en combinació amb mètodes de control químic (són complementaris d’aquests). Per tant, amb aquest mètode no s’aconsegueix substituir completament el tractament químic, sinó que només permet reduir-ne les dosis d’aplicació. 

	Imatge 2. Fulles i fruits de la perera afectats per Erwinia amylovora.

 

Control biològic de la cendrosa (Uncinula necator)

La cendrosa (Uncinula necator) és un fong paràsit que ataca les fulles i brots joves de diverses plantes, però especialment de la vinya aquí al nostre país, provocant l’assecament progressiu d’aquests. També pot afectar els fruits, i en el cas que això es produeixi aquests quedaran inservibles. En aquest cas l’espècie utilitzada és un fong del grup dels Ascomicets, concretament l’espècie Ampelomyces quisqualis. El mètode més utilitzat per inocular aquests fongs sobre les colònies de paràsits consisteix l’elaboració de productes el principi actiu dels quals està format per les espores dels fongs micoparàsits. Aquest producte s’ha d’aplicar sobre les plantes afectades preferentment a primeres hores de la tarda, ja que les espores del fong requereixen una elevada humitat relativa per iniciar el seu procés d’actuació i és a partir d’aquestes hores quan la humitat relativa comença a pujar. Un cop les espores de A. quisqualis  s’han dipositat sobre el paràsit i han aconseguit germinar, el fong comença a desenvolupar-se a l’interior de les hifes del paràsit, completa el seu creixement dins del paràsit i posteriorment hi desenvolupa les seves estructures reproductores, els ascocarps, els quals contenen els conidis o espores. Això debilita al fong paràsit de la vinya, i si les condicions ambientals permeten que aquest procés es vagi repetint a partir de les noves espores de A. Quisqualis formades, el creixement del paràsit es veurà notablement reduït amb el pas dels dies.

	Imatge 3. Fulla i grans de raïm afectats per Uncinula necator.

 

5. CONCLUSIONS

En els exemples explicats veiem que actualment, el control biològic no és un mètode que funcioni per si sol sinó que necessita la combinació de mètodes químics per poder controlar els fitopatògens i obtenir resultats satisfactoris.  En la majoria de casos actuen com a complement dels tractaments químics i permeten reduir-ne la dosi d’aplicació, contribuint així a reduir la contaminació del medi ambient provocada per l’ús dels biocides.

Avui en dia s’està estudiant molt en aquest camp per intentar millorar l’eficiència d’aquest tractament i aconseguir així una reducció molt important de l’aplicació de biocides. Creiem que s’ha de fer tot el possible per potenciar l’ús dels mètodes de control biològic i d’aquesta manera aconseguir desenvolupar una gestió més sostenible i respectuosa amb l’entorn del problema que aquí es planteja.

BIBLIOGRAFIA

Control biológico. Academia Mexicana de Ciencias (Consultat: 18 de novembre de 2013)

http://revistaciencia.amc.edu.mx/index.php?option=com_content&task=view&id=81

Control biológico. Terralia (Consultat: 18 de novembre de 2013)

 http://www.terralia.com/articulo.php?recordID=2706

Biocida. Consultoria y Eduación Ambiental (Consultat: 16 de novembre de 2013)

http://ceambientalblog.blogspot.com.es/2013/03/biocida.html

El fuego bacteriano de las rosáceas. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. (Consultat: 21 de novembre de 2013)

http://www.magrama.gob.es/ca/ 

Narayanasamy, P. Postharvest pathogens and disease management. Hoboken, 2006.

Llácer, G. Patología vegetal. Sociedad Española de Fitopatología, 1996.