Avances de la validación de microor- ganismos nativos para el control de Fusarium en maíz

Se realizó un día demostrativo para mostrar los avances de este proyecto, el evento se realizó el 13 de junio en las instalaciones del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR)-IPN, en Guasave, con la asistencia de 51 personas

Fundación Produce Sinaloa, A.C., apoya actualmente el proyecto Validación de microorganismos nativos de suelos del norte de Sinaloa para el control de Fusarium en el cultivo del maíz, cuyos objetivos para el presente ejercicio son:
1. Definir el mecanismo de antagonismo principal que emplea B. cereus sobre F. verticillioides.
2. Evaluar la formulación en polvo en cuanto a vida de anaquel y actividad biológica como agente de control de la fusariosis del maíz en pruebas en plántula.
3. Validar en una prueba en campo la formulación en polvo a partir de esporas de B. cereus.

Avances del proyecto
• Como respuesta a los problemas causados por la fusariosis del maíz en Sinaloa, se elaboró en 2009 una colección de 11 520 bacterias asociadas a las raíces del maíz y se seleccionaron las bacterias que mostraron el mayor potencial de inhibición de la fusariosis en pruebas en el laboratorio e invernadero.
• Se seleccionaron tres antagonistas principales; una cepa de Bacillus megaterium, una de B. cereus y una de B. subtilis.
• Con estas cepas se realizó una primera prueba de validación en campo en el ciclo O-I 2011-2012 seleccionándose a la cepa de B. cereus como la mejor en cuanto a la disminución de incidencia y severidad de la fusariosis en mazorca y tallo, y a un aumento en la producción con respecto al maíz afectado con Fusarium (7 t/ha versus 11 t/ha).
• Las pruebas de validación se condujeron en el campo experimental El Realito de Fundación Produce Sinaloa, A.C., en el municipio de El Fuerte [ciclo O-I (otoño-invierno) 2011-2012].
• Para inducir la incidencia y severidad de la enfermedad se inoculó el campo con el hongo F. verticillioides, para poder asegurar que la enfermedad pudiera ser evaluada efectivamente en el experimento.
• Durante el ciclo O-I 2012-2013 se realizó una segunda prueba de validación del mejor aislado (Bacillus cereus) en dos lotes experimentales con tres diferentes híbridos de maíz blanco con dos dosis diferentes de la bacteria en un diseño de bloques al azar y empleando las condiciones de fertilización, riego y siembra que emplean los productores en la región.
• Se encontró un patrón de protección a la enfermedad y aumento de la producción de grano similar al ciclo 2011-2012.
• En el ciclo 2013-2014 se evalúa en campo el efecto de la formulación de esporas comparado a bacteria viva como se realizó en los ciclos anteriores. Se presentarán en este día demostrativo los resultados de los primeros ciclos y de los muestreos obtenidos a la fecha en el ciclo 2013-2014.
• Se presenta la optimización del método para producción de esporas de la cepa Bc25 para obtener un formulado en polvo a base de esporas (estructuras altamente resistentes de la bacteria) lo cual representaría la posibilidad de producir este agrobiológico como un producto con una larga vida de anaquel.
• Los resultados de este proceso han permitido obtener un formulado con una concentración de 1 x 109 esporas/kg y con una vida de anaquel que permite conservar el 80% de viabilidad en un período de seis meses. Para transferir esta tecnología se han iniciado con los estudios de mercado para la elaboración de una patente.
• Del mismo modo se ha encontrado que las plantas dañadas por fusariosis no únicamente son atacadas por F. verticillioides sino por otras tres especies de hongos muy cercanos a éste: F. nygamai, F. thapsinum y F. andiyazi.
• Hemos encontrado que genéticamente podemos distinguir dos grupos de aislados que tienen diferencias en su agresividad. La bacteria Bc25 afecta a casi todos los aislados de las cuatro diferentes especies de Fusarium asegurándonos que su aplicación en el campo afectará a los cuatro diferentes hongos involucrados en la fusariosis. Además esta cepa es capaz de inhibir el crecimiento de otros hongos fitopatógenos.
• En el presente ciclo también se ha avanzado en entender el mecanismo de acción de esta bacteria. Bacillus cereus Bc25 es una bacteria de tipo endofítico, por lo que es capaz de introducirse y crecer en el interior de las células de la raíz cuando se aplica a la semilla y de movilizarse en el interior de los vasos de la raíz, esto le permite servir como guardián ante el ataque de Fusarium desplegando diferentes mecanismos, tal como la producción de enzimas (quitinasas, proteasas, glucanasas) que degradan la pared celular del hongo y causan la inhibición del crecimiento de este fitopatógeno en el interior de la raíz y el tejido vascular.

Conclusiones preliminares
• Las pruebas en campo con tres aislados de Bacillus en el ciclo 2011-2012 permitieron seleccionar a la cepa Bc25 de Bacillus cereus como la bacteria antagonista a Fusarium con el mejor comportamiento en campo.
• En el ciclo 2012-2013 se probó a B. cereus cepa Bc25 para validarla con tres diferentes híbridos de maíz blanco y dos diferentes dosis de la bacteria, encontrándose que la bacteria es capaz de proteger a la fusariosis en los tres híbridos probados en campo disminuyendo la severidad e incidencia de la enfermedad y aumentó el rendimiento de grano de 1 a 2 t/ha.
• Bacillus cereus cepa Bc25 es capaz de inhibir el crecimiento de casi todos los aislados fúngicos de Fusarium spp. y otras especies de hongos fitopatógenos garantizando una protección amplia a la fusariosis y probablemente a otras enfermedades fúngicas en campo.
• En el ciclo 2012-2013 y 2013-2014 se han obtenido las condiciones óptimas para la producción de esporas en matraz y esto se ha escalado en fermentadores de 3 litros.
• La bacteria Bc25 posee diferentes mecanismos para el control del crecimiento e infección del hongo, en este período 2013-2014 encontramos que la bacteria es endofítica por lo que ofrece un mecanismo de protección a la planta durante todo su ciclo de desarrollo y ocupa el nicho ecológico que el hongo Fusarium invade, el tejido vascular, lo cual le permite ejercer su efecto antagonista sobre él.
• En este ciclo 2013-2014 se validó en invernadero y campo la efectividad de las esporas en el campo encontrando a la fecha que siguen el mismo comportamiento de protección y promoción del desarrollo observado con la bacteria suministrada como bacilo vivo.
• El formulado en polvo presenta una buena calidad en base a número de esporas por kilogramo de producto y una vida de anaquel adecuada por lo que se ha iniciado con los estudios de mercado correspondientes al inicio del proceso de protección (patente) para lograr la transferencia tecnológica a empresas biotecnológicas para su masificación y comercialización.

Información proporcionada por el Ing. Ignacio Eduardo Maldonado Mendoza, responsable del proyecto y perteneciente al Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR).
Este proyecto es apoyado por FPS, a través de su Consejo Consultivo zona norte.