TEMA 1 PRODUCCION DE UN BIOPRODUCTO Reproducción de organismos benéficos Qué son los MOB? Cómo usar los MOB? Qué MOB usar? Producto efectivo… MO realmente benéfico Qué MOB están disponibles? En la naturaleza Efecto inundativo… Concentración del MOB y dosis y número de aplicaciones. Alcance del blanco u objetivo… En la agricultura Entomopatógenos: ya sea por contacto o por ingestión…ciclo de la plaga. Cómo actúan? Antagonistas: ciclo de la enfermedad, órgano afectado (follaje, fruto, raíz, etc.). Entomopatógenos PGPM: Suelo, follaje, etc. Antagonistas Promotores de crecimiento Condiciones de aplicación… organismo vivo… ambiente adecuado (temperatura, HR, etc.). Solubilizadores de nutrientes Cómo se obtienen los MOB? Productores de hormonas Opciones para productos biotecnológicos Otros Comprar Producir Qué son los MOB? Qué MOB usar? Qué MOB están disponibles? En la naturaleza En la agricultura Las plantas son parte de un fitobioma diverso y dinámico. Cultivo de chile Follaje 5 hongos 20 bacterias Suelo > 100 géneros de bacterias > 100 géneros de hongos La comunidad microbiana o Nogal microbioma es crucial para Sueloel rendimiento 16 hongos y salud de (5) lasbacterias plantas. 45 Microbioma…<5% es cultivable… para ver el panorama más amplio es útil la metagenómica. Cómo actúan? Las interacciones que pueden establecerse entre plantas y microorganismos son múltiples. Epizootias Mecanismos directos Los MOs proporcionan a las plantas nutrientes o moléculas que estimulan su crecimiento Fotosintatos N2 fijado Fijación de N2 Solubilización de fosforo y potasio Producción de sideróforos Fitohormonas (AIA) Vitamina B Producción de enzimas (ACC desaminasa) Epizootias MOs benéficos Patógenos Mecanismos indirectos Los MOs afectan la fisiología de las plantas o regulan las poblaciones de fitófagos y fitopatógenos Inducción de Rsistencia Sistémica Prevención de enfermedades Competencia Antibiosis Parasitismo (enzimas líticas, toxinas, HCN) Un solo microorganismo benéfico puede establecer diferentes relaciones con las plantas, es decir, puede tener diferentes atributos deseables. El reto es detectarlos y caracterizarlos para un mejor aprovechamiento. SF Si N2 MOB ACCD A AIA E M MOB= Microorganismo benéfico N2= Fijador de nitrógeno SF= Solubilizador de fosfatos Si= Productor de sideroforos AIA= Productor de auxinas (Ácido Indol Acético) ACCD= Productor de la enzima ACC Desaminasa. A= Productor de antibiósis M= Micoparásito E= Entomopatógeno Cómo usar los MOB? S F S i N 2 MB ACCD A I A ETAPAS EN LA PRODUCCION DE UN BIOPRODUCTO Según la escuela Cubana Aquí es donde se determina si el microorganismo es benéfico A E M NUNCA OLVIDARNOS DE LA EFECTIVIDAD BIOLOGICA Bautista et al. 2018 Scientia Agropecuaria 9(4): 585 – 604 La reproducción masiva es un proceso dinámico y a lo largo de sus etapas se debe asegurar el cumplimiento de la calidad deseada en el producto final. Calidad Conjunto de propiedades y características de un producto o servicio, que confiere su aptitud para satisfacer las necesidades dadas” (Instituto Alemán para la Normalización) De acuerdo con la definición de calidad, nuestro producto biológico debe conservar en todo momento las propiedades y características para satisfacer las necesidades de los agricultores. La ruta para generar un bioproducto a partir de un microorganismo no es sencilla ni es en línea recta directa. Suele llevar años y atravesar por diversas contingencias. El proceso involucra el aislamiento, purificación, evaluación y selección, identificación y formulación. En cada etapa habrá pruebas y retroalimentación para verificar que se va por un buen camino. Un organismo benéfico no debe ser precedido por su fama. No todas las cepas de un microorganismo tienen las cualidades deseables y es nuestra tarea DEFINIR SI UN MICROORGANISMO REALMENTE ES BENEFICO. Patógeno: Rhizoctonia solani Cepa eficiente Trichoderma sobrecrece al fitopatógeno Organismo benéfico: Trichoderma asperellum Trichoderma y R. solani no se hacen daño En este ejemplo analizamos el caso de 4 cepas de Trichoderma asperellum para control del hongo fitopatógeno Rhizoctonia solani en cajas de Petri. Se espera que Trichoderma crezca sobre R. solani (sobrecrecimiento). Trichoderma crece menos que R. solani Cepa muy deficiente R. solani sobrecrece Trichoderma a Control Evaluación del antagonismo de nueve cepas de Trichoderma vs R. solani T22 T359 TC74 T479 T341 Th2 Cepas deficientes Th1 T397 TC74M Producto biológico Aquí es donde se determina si el microorganismo es benéfico La parte inicial del proceso NUNCA OLVIDARNOS DE LA EFECTIVIDAD BIOLOGICA Bioprospección Comprende el: ✓ Aislamiento e Identificación ✓ Clasificación ✓ Caracterización de microorganismos con potencial uso biotecnológico Bioinsecticida, biofungicida, biofertilizante, bioestimulante (bioenergéticos, moléculas bioactivas o de moléculas de interés Industrial, farmacéutico y agropecuario a partir de organismos eucariotes y procariotes). Cómo se obtienen los MOB? INVOLUCRA EL MUESTREO Y AISLAMIENTO DE MICROORGANISMOS BENÉFICOS La pregunta obligada es Donde Buscar? Dependiendo de nuestro interés, podemos buscar microorganismos benéficos en diferentes ambientes como los que se muestran abajo. Los números en las imágenes son cepas de microorganismos aislados, evaluados y seleccionados para diferentes propósitos. TC74= Trichoderma asperellum para biocontrol. GRU01= Mucor fragilis para biocontrol. CHU01= Aspergillus niger para biofertilización. TC74 CHU01 GRU01 De estos ambientes se colecta suelo, raíz, follaje u otro órgano de interés (dependiendo del cultivo o planta). Las muestras se procesan en el laboratorio mediante técnicas microbiológicas convencionales para aislar y purificar los microorganismos presentes. Una estrategia para detectar entomopatógenos es realizar inspecciones en cultivos agrícolas, buscando insectos enfermos de los cuales se pueda aislar, purificar e identificar (en el laboratorio) el microorganismo entomopatógeno. Insectos micosados Caso: Beauveria bassiana Caso: Metarhizium anisopliae Caso: Lecanicillium lecani Vs áfidos Caso: Bacillus thuringiensis Caso: Nematodos Caso: Virus Vs lepidopteros Caso: Trichoderma Aislado de madera La búsqueda también puede realizarse a partir de plantas sanas, con buena apariencia. Debemos aprender a buscar donde no se manifiestan problemas. Ambientes hostiles donde las plantas enfrentan estrés biótico y abiótico son una fuente importante de microorganismos benéficos. Hongo endófito: Epichloë festucae La naturaleza nos ofrece la posibilidad de encontrar diferentes microorganismos con distintos atributos que pueden ser aprovechados en la agricultura. Una sola planta (pastos por ejemplo) es capaz de albergar en su rizosfera decenas de organismos con potencial biotecnológico. Además, las comunidades microbianas que interactúan con las plantas incluyen diferentes grupos taxonómicos como bacterias, hongos, nematodos, etc. Es importante tener una mente abierta a los diferentes hallazgos que puedan encontrarse: • Entomopatógenos controlando fitopatógenos: Metarhizium vs Botrytis • Antagonistas controlando insectos y nemátodos: Trichoderma spp. vs Meloidogyne • Entomopatógenos y antagonistas como endófitos (promueven crecimiento de las plantas): Beauveria, Metarhizium, Trichoderma • Fitopatógenos como endófitos: Fusarium, Alternaria en diferentes plantas. Tarea 1 Para el microorganismo seleccionado investigar: Cómo interactúa con las plantas? Dónde buscar? Cómo aislarlo? (Procedimiento, medios de cultivo, condiciones de incubación)
