Cultivation-dependent transcriptomic reprogramming and insecticidal performance of Beauveria bassiana A1 from solid-state and submerged cultures
Este estudio demuestra que, si bien la fermentación en estado sólido y la sumergida inducen una reprogramación transcriptómica distinta en *Beauveria bassiana* A1, afectando particularmente el metabolismo secundario y los genes de degradación extracelular, ambos métodos de cultivo producen finalmente esporas con una eficacia insecticida comparable contra *Plutella xylostella* a concentraciones altas, lo que respalda el potencial de la fermentación sumergida como una alternativa escalable para la producción de biopesticidas.
Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta es una explicación generada por IA de un preprint que no ha sido revisado por pares. No es consejo médico. No tome decisiones de salud basándose en este contenido. Leer descargo de responsabilidad completo
En el mundo de la agricultura, los agricultores a menudo se enfrentan a un enemigo implacable: insectos que mastican los cultivos más rápido de lo que pueden ser cosechados. Para contraatacar sin utilizar productos químicos agresivos, los científicos recurren a los propios depredadores de la naturaleza, específicamente a un hongo microscópico llamado Beauveria bassiana. Este hongo actúa como un arma biológica, buscando insectos, aterrizando sobre ellos y creciendo dentro de sus cuerpos hasta que el insecto muere. El hongo luego brota, liberando millones de diminutas esporas para encontrar nuevas víctimas. Para que esto funcione en el mundo real, los agricultores necesitan grandes cantidades de estas esporas, lo que significa que los científicos deben cultivar el hongo en grandes lotes.
Hay dos métodos principales para cultivar estos ejércitos fúngicos. El primer método, conocido como fermentación en estado sólido, es como hornear pan en un horno cálido y húmedo. El hongo crece sobre granos húmedos o desechos agrícolas, creando una capa de esporas seca y esponjosa que son naturalmente resistentes y están listas para adherirse a la piel cerosa de un insecto. El segundo método, la fermentación sumergida, es más parecido a la elaboración de cerveza. El hongo crece en un tanque gigante de líquido, donde los científicos pueden controlar con precisión la temperatura, el oxígeno y los nutrientes. Aunque el método líquido es más fácil de escalar y automatizar, ha existido una duda persistente: ¿cambia el agua la personalidad del hongo al cultivarlo? ¿Hace que las esporas sean menos efectivas para matar insectos en comparación con aquellas cultivadas en granos sólidos?
Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Taiwán se propuso responder a esta pregunta analizando no solo cuántas esporas se producían, sino también las instrucciones genéticas en su interior. Cultivaron la misma cepa de Beauveria bassiana tanto en el entorno de grano sólido como en el tanque líquido. Una vez que las esporas estuvieron listas, realizaron una inmersión profunda en el código genético del hongo para ver qué genes se activaban o desactivaban en cada entorno. Descubrieron que los dos grupos de hongos estaban viviendo vidas muy diferentes. Las esporas cultivadas en granos sólidos habían activado una enorme gama de genes diseñados para descomponer materiales resistentes. Estos genes producían enzimas poderosas, que son herramientas biológicas que actúan como tijeras moleculares, capaces de cortar la dura cáscara de un insecto. También activaron genes para la creación de sustancias químicas secundarias, que ayudan al hongo a competir y defenderse.
En contraste, las esporas cultivadas en el tanque líquido tenían un conjunto diferente de prioridades. Su actividad genética se centró en encontrar y absorber hierro, un nutriente que suele ser escaso en entornos líquidos, y en la producción de toxinas específicas. No activaron las mismas herramientas de corte de alto rendimiento que las esporas de crecimiento sólido. Esto sugirió que las esporas cultivadas en líquido no estaban tan preparadas para la tarea inmediata de masticar la armadura de un insecto. Los investigadores probaron esta teoría aplicando ambos tipos de esporas a larvas de la polilla de la dorso de diamante, una plaga común que daña las verduras. Utilizaron diferentes concentraciones, desde una pequeña cantidad de esporas hasta una cantidad muy alta.
Los resultados mostraron una diferencia clara en el tiempo, pero no en el resultado final. Cuando los investigadores usaron una cantidad moderada de esporas, las cultivadas en granos sólidos mataron a los insectos un poco más rápido. Las larvas murieron antes porque las esporas de crecimiento sólido estaban genéticamente preparadas para atacar la cáscara del insecto inmediatamente al contacto. Las esporas de crecimiento líquido tardaron un poco más en comenzar, probablemente porque tuvieron que activar sus propias herramientas de corte tras el aterrizaje en el insecto. Sin embargo, cuando los investigadores utilizaron una alta concentración de esporas, la diferencia desapareció. Con esta dosis alta, ambos tipos de esporas mataron a todos los insectos en tres días. El gran número de atacantes abrumó a los insectos, independientemente de si las esporas estaban genéticamente preparadas para una acción inmediata o no.
Este descubrimiento sugiere que el método líquido de cultivar el hongo es una alternativa viable para la fabricación de biopesticidas, siempre que se ajuste la estrategia de aplicación. Si bien las esporas de crecimiento sólido pueden tener una ventaja en velocidad, las esporas de crecimiento líquido son igual de mortíferas si se aplica suficiente cantidad. El estudio indica que las diferencias genéticas causadas por el entorno de cultivo cambian la velocidad del ataque en lugar del éxito final de la misión. Para los agricultores y fabricantes, esto significa que el método líquido, más fácil y controlable, puede utilizarse para producir estos controles biológicos, siempre que se asegure una densidad de esporas lo suficientemente alta para compensar el inicio ligeramente más lento. El hongo sigue siendo una herramienta poderosa, y su efectividad depende menos de dónde nació y más de cuántos de ellos son enviados al campo de batalla.
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