Bioprospecting and characterization of Trichoderma and Bacillus species as biocontrol agents against Macrophomina phaseolina in maize

En el mundo oculto bajo el suelo, una lucha silenciosa por la supervivencia se desarrolla cada día. Las plantas dependen de una compleja red de aliados y enemigos microscópicos para prosperar. Algunos de estos organismos microscópicos son beneficiosos, protegiendo las raíces de enfermedades o ayudándolas a absorber nutrientes, mientras que otros son patógenos destructivos que pueden aniquilar cosechas enteras. Una de estas fuerzas destructivas es un hongo que vive en la tierra y ataca las raíces del maíz, causando una enfermedad conocida como podredumbre de carbón. Este hongo es particularmente difícil de controlar porque produce diminutas y duraderas estructuras de supervivencia que le permiten persistir en el suelo durante años, y actualmente no existen tratamientos químicos fuertes ni variedades de plantas resistentes que puedan detenerlo de manera confiable. Cuando este hongo se apodera de la planta, le roba agua y nutrientes, lo que provoca pérdidas significativas en la producción de alimentos. Encontrar una manera de detener este hongo sin depender de productos químicos agresivos es un objetivo crítico tanto para los agricultores como para los científicos.

Para abordar este problema, los investigadores dirigieron su atención al propio sistema de defensa de la naturaleza, buscando organismos microscópicos que pudieran luchar contra el hongo en sus propios términos. Comenzaron reuniendo una gran colección de cincuenta y nueve muestras diferentes de bacterias y hongos del entorno. Estas muestras fueron sometidas a un riguroso proceso de cribado en el laboratorio para ver cuáles podían detener eficazmente el crecimiento del hongo de la podredumbre de carbón. Los científicos buscaban rasgos específicos: la capacidad de atacar directamente al hongo, la capacidad de liberar señales químicas que inhiban su crecimiento y el potencial para ayudar a las plantas de maíz a crecer más fuertes. De este grupo inicial, cuatro candidatos específicos surgieron como los más prometedores: dos tipos de un hongo beneficioso llamado Trichoderma y dos tipos de bacterias beneficiosas llamadas Bacillus.

Los investigadores examinaron entonces exactamente cómo funcionaban estos cuatro candidatos contra el hongo de la podredumbre de carbón. Descubrieron que las dos especies de Trichoderma actuaban como competidores agresivos. Se envolvían físicamente alrededor del hongo dañino, consumiéndolo y ocupando todo el espacio y los nutrientes disponibles para que el invasor no pudiera sobrevivir. También liberaron compuestos químicos, tanto aquellos que permanecen en un lugar como aquellos que flotan en el aire, lo que suprimió aún más al hongo. Las bacterias Bacillus adoptaron un enfoque ligeramente diferente, confiando en gran medida en la liberación de potentes compuestos químicos que viajaban a través del aire y el suelo para inhibir el crecimiento del patógeno. En todos los casos, estos organismos beneficiosos lograron frenar o detener significamente la propagación del hongo de la podredumbre de carbón en pruebas controladas.

Más allá de simplemente luchar contra el enemigo, el estudio también analizó cómo estos organismos beneficiosos afectaban a las propias plantas de maíz. Cuando los investigadores aplicaron estos cuatro candidatos a plántulas de maíz sanas, observaron un claro impulso en el crecimiento. Los cuatro organismos ayudaron a las plantas a desarrollar sistemas radiculares más grandes, los cuales son esenciales para anclar la planta y recolectar agua. Dos de los candidatos, uno del grupo Trichoderma y uno del grupo Bacillus, también ayudaron a las plantas a crecer más altas y robustas sobre el suelo. Esto sugiere que estos organismos hacen más que solo proteger a la planta; también la ayudan activamente a volverse más fuerte y vigorosa.

La pieza final del rompecabezas consistió en comprender cómo estos organismos ayudaban a las plantas a defenderse desde adentro hacia afuera. Los investigadores midieron la actividad de enzimas específicas dentro de las células vegetales que actúan como parte del sistema inmunológico de la planta. Encontraron que el tratamiento de las plantas con estos organismos beneficiosos desencadenaba una respuesta bioquímica. Algunos tratamientos aumentaron la actividad de las enzimas que protegen las células del estrés, mientras que otros potenciaron las enzimas que ayudan a la planta a producir compuestos de defensa naturales. Esto indica que los organismos beneficiosos no solo actúan como un escudo, sino que también enseñan a la planta a estar más alerta y lista para combatir la enfermedad por sí misma.

El estudio concluye que el éxito de estos cuatro organismos específicos radica en una combinación de estrategias. Trabajan atacando directamente al hongo dañino, ayudando a la planta a crecer más grande y sana, y potenciando los mecanismos de defensa internos de la planta. Este enfoque de múltiples capas ofrece un camino prometedor para gestionar la podredumbre de carbón en el maíz, proporcionando una alternativa natural a los tratamientos químicos. Aunque la investigación se realizó en un entorno controlado, los hallazgos sugieren que estas cepas específicas de Trichoderma y Bacillus podrían desempeñar un papel vital en la protección de los cultivos, convirtiendo al suelo mismo en una fuente de protección en lugar de una fuente de enfermedad.