Control biológico de enfermedades de las plantas en Chile [1 ed.] 9789561908260

Table of contents :
Prólogo
Contexto de la situación del control biológico en Chile
Bases moleculares del control biológico y su desarrollo en Chile
Control biológico en frutales
Contról biológico de Botrytis Cinerea en especies frutales en Chile
Control biológico de enfermedades de la madera de la vid
Control biológico de patógenos en postcosecha de frutas
Control biológico en hortalizas
Control biológico de Rhizoctonia Solani (Kühn) em el cultivo del tomate
Control biológico de Phytophthora en tomates y pimientos desarrollados bajo invernadero
Control biológico de Pyrenochaeta lycopersici en tomates
Control biológico de fusariosis en tomate en Chile
Control biológico de enfermedades fungosas en diferentes hortalizas
Control biológico en cereales
Control biológico de la pudrición radical , o mal del pié del trigo, en la zona sur de Chile
Control biológico en especies forestales
Control biológico en especies forestales en Chile
Control biológico en diferentes especies mediante el uso de bacterias
Biocontrol de enfermedades bacterianas mediante la utilización de bacterias
Mercado, legislación y normativas
Situación del control biológico en Chile: mercado, legislación y percepción de los agricultores
Marco formativo de registro de plaguicidas de uso agrícola y forestal en Chile
Indice de microorganismos biocontroladores

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UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS AGRONÓMICAS DEPARTAMENTO DE SANIDAD VEGETAL

CONTROL BIOLÓGICO DE ENFERMEDADES DE LAS PLANTAS EN CHILE BIOLOGICAL CONTROL OF PLANT DISEASES IN CHILE

Jaime R. Montealegre A. - Luz María Pérez R. Editores

Santiago de Chile - 2013

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Editores: Jaime R. Montealegre A. Luz María Pérez R. CONTROL BIOLÓGICO DE ENFERMEDADES DE LAS PLANTAS EN CHILE

Para citar: Montealegre, J.R. y Pérez, L.M. (editores) 2013. Control biológico de enfermedades de las plantas en Chile. Santiago, Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile. 147 p.

Responsable edición: Pedro Calandra B. Diseño de portada: Luz María Pérez R., Jaime R. Montealegre A. y Valeria Arriagada G. Dactilografía: Catalina Núñez V. Compilación: Denisse Espinoza A. ® Derechos Reservados Se autoriza la reproducción parcial de la información aquí contenida, siempre y cuando se cite esta publicación como fuente. Inscripción Nº 233.220 del Registro de Propiedad Intelectual ISBN: 978-956-19-0826-0 Universidad de Chile Facultad de Ciencias Agronómicas Departamento de Sanidad Vegetal Avda. Santa Rosa 11315, La Pintana, Santiago –Chile Versión digital disponible en: http://www.agren.cl/control_biologico_de_enfermedades_de_las_plantas_en_chile Santiago de Chile – 2013

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PRÓLOGO Para satisfacer la demanda creciente de alimentos de la población mundial, es fundamental el control de plagas y enfermedades que afectan a las plantas cultivadas que se utilizan para tal fin. Una de las herramientas de manejo disponible para lograr este objetivo, es la utilización de biocontroladores, la cual ha contribuido a una producción más ecocompatible y menos contaminante. También existe una demanda de los consumidores por productos de mayor calidad y que contengan cada vez menos residuos de plaguicidas químicos. El éxito productivo y posicionamiento internacional de la industria agrícola y forestal chilena ha contribuido a tomar las medidas necesarias para optimizar los recursos, que permitan cumplir con las normativas de sustentabilidad y exigencias de los países importadores y con las demandas de los consumidores. El libro “Control biológico de enfermedades de las plantas en Chile” muestra el desarrollo de la investigación y utilización en Chile de agentes de biocontrol. Los capítulos que forman parte de este libro constituyen un compendio de los hallazgos de líneas de investigación aún en desarrollo, las que se encuentran centradas principalmente en aquellos patógenos más importantes en cultivos de relevancia económica para el país. Abarca experiencias tanto a nivel de laboratorio como ensayos y aplicaciones a nivel de campo, incluyendo sus principales regulaciones legales, información sobre los recursos económicos aportados por agencias gubernamentales y privadas que han permitido el desarrollo y la formación de nuevos emprendimientos que han resultado en productos de uso comercial en el país. Se espera que el contenido presentado, no sólo sea de utilidad en la docencia de pre y postgrado, sino que además esperamos sea un estímulo para investigadores que quieran contribuir a nuevos desarrollos en el ámbito del control biológico de patógenos de plantas. Los editores agradecen la confianza de los autores que contribuyeron a hacer realidad este libro y a la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile por dar visibilidad a su contenido en esta publicación digital, permitiendo con ello el libre acceso a los potenciales lectores interesados en el Control biológico de enfermedades de las plantas.

Jaime R. Montealegre A. Luz María Pérez R. Santiago de Chile, Julio de 2013.

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TABLA DE CONTENIDO Pág. PRÓLOGO CONTEXTO DE LA SITUACION DEL CONTROL BIOLÓGICO EN CHILE. Jaime R. Montealegre A. Resumen Summary Antecedentes generales de la agricultura chilena Breve historia del uso de biocontroladores de enfermedades de plantas Situación actual de los biocontroladores utilizados Microorganismos y cultivos evaluados en Chile Literatura citada BASES MOLECULARES DEL CONTROL BIOLÓGICO Y SU DESARROLLO EN CHILE Luz María Pérez R. Resumen Summary Introducción Metabolitos secundarios de plantas y su uso potencial para el biocontrol La relación entre la respuesta de hipersensibilidad (HR) y los aspectos moleculares del biocontrol Capacidad biocontroladora de hongos del género Trichoderma: su relación con la HR y con isoenzimas de quitinasas Mutantes: una alternativa para la obtención de mejores biocontroladores Literatura citada

CONTROL BIOLÓGICO EN FRUTALES CONTROL BIOLÓGICO DE Botrytis cinerea EN ESPECIES FRUTALES EN CHILE Bernardo A. Latorre G. Resumen Summary Introducción Aspectos epidemiológicos Control integrado Microorganismos antagonistas Utilización de estrategias de control biológico Literatura citada CONTROL BIOLÓGICO DE ENFERMEDADES DE LA MADERA DE LA VID Jaime R. Montealegre A. Resumen Summary Introducción Biocontrol in vitro de Ilyonectria macrodidyma en Vitis vinifera mediante el uso de bioantagonistas fungosos y bacterianos Literatura citada

5 13 13 13 14 14 15 15 19

21 21 21 21 22 23 25 25 27

33 35 35 35 35 36 37 37 39 40

45 45 45 45 46 47

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Pág. CONTROL BIOLÓGICO DE PATÓGENOS EN POSTCOSECHA DE FRUTAS Marisol Vargas Resumen Summary Introducción Control de las enfermedades en postcosecha Control biológico de patógenos en postcosecha Control biológico de patógenos de postcosecha en Chile Uso de Trichoderma para el control biológico de patógenos de postcosecha Uso de hongos extremófilos para el control biológico de patógenos de postcosecha Literatura citada

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CONTROL BIOLÓGICO EN HORTALIZAS

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CONTROL BIOLÓGICO DE Rhizoctonia solani (Kühn) EN EL CULTIVO DEL TOMATE Jaime R. Montealegre A. Resumen Summary Introducción Biocontrol de R. solani en tomates mediante el uso de bioantagonistas fungosos silvestres y mutantes Biocontrol de R. solani en tomates mediante el uso de bioantagonistas bacterianos Biofungicidas comerciales en el mercado chileno para el biocontrol de R. solani en tomate Literatura citada CONTROL BIOLÓGICO DE Phytophthora EN TOMATES Y PIMIENTOS DESARROLLADOS BAJO INVERNADERO Ximena A. Besoain C. Resumen Summary Introducción Control biológico en Chile Literatura citada CONTROL BIOLÓGICO DE Pyrenochaeta lycopersici EN TOMATES Ximena A. Besoain C. Resumen Summary Introducción Control biológico de la Raíz corchosa Desarrollo de mutantes de Trichoderma Ensayos bajo condiciones de invernadero Literatura citada

49 49 49 49 50 51 53 53 54

61 61 61 61 62 62 63 63

65 65 65 65 66 67

69 69 69 69 70 70 71 71

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Pág. CONTROL BIOLÓGICO DE FUSARIOSIS EN TOMATE EN CHILE Rodrigo A. Herrera C. Resumen Summary Introducción Fusariosis que afectan al tomate en Chile Aspectos epidemiológicos de Fusarium en tomate. Desarrollo de Bioantagonistas fungosos para el control de Fusarium en tomate en Chile Literatura citada CONTROL BIOLÓGICO DE ENFERMEDADES FUNGOSAS EN DIFERENTES HORTALIZAS Mauricio Lolas C. y Claudio Sandoval B. Resumen Summary Introducción Desarrollo de Biocontroladores Literatura citada

CONTROL BIOLÓGICO EN CEREALES CONTROL BIOLÓGICO DE LA PUDRICIÓN RADICAL, O MAL DEL PIÉ DEL TRIGO, EN LA ZONA SUR DE CHILE Orlando Andrade V. Resumen Summary Introducción Identificación de suelos supresivos a la pudrición radical de trigo en Chile Caracterización microbiológica de suelos supresivos y conductivos a la pudrición radical del trigo en el sur de Chile Capacidad biocontroladora de aislamientos seleccionados por su alto grado de antagonismo de Ggt bajo condiciones de campo Literatura citada

CONTROL BIOLÓGICO EN ESPECIES FORESTALES CONTROL BIOLÓGICO EN ESPECIES FORESTALES EN CHILE Eugenio Sanfuentes V.S., Gastón González V. y Salomé Zaldúa F. Resumen Summary Introducción Control biológico en especies forestales Control Biológico (CB) en plantaciones forestales CB en viveros forestales a) CB de Macrophomina phaseolina b) CB de Botrytis cinerea c) CB de Fusarium circinatum Literatura citada

73 73 73 73 73 74 74 77

79 79 79 79 80 83

87 89 89 89 89 91 92 93 96

99 101 101 101 101 103 103 105 105 106 107 109

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Pág.

CONTROL BIOLÓGICO EN DIFERENTES ESPECIES MEDIANTE EL USO DE BACTERIAS BIOCONTROL DE ENFERMEDADES BACTERIANAS UTILIZACIÓN DE BACTERIAS Jaime R. Montealegre A. y Luz María Pérez R. Resumen Summary Introducción Control mediante Bacillus subtilis Control mediante Pseudomonas Literatura citada

MEDIANTE

113 LA

MERCADO, LEGISLACIÓN Y NORMATIVAS SITUACIÓN DEL CONTROL BIOLÓGICO EN CHILE: MERCADO, LEGISLACIÓN Y PERCEPCIÓN DE LOS AGRICULTORES Eduardo Donoso C. Resumen Summary Introducción Demanda mundial Control biológico en Chile Regulaciones de Plaguicidas en Chile Descripción y clasificación de Insumos Ecológicos presentes en Chile Estudio comparativo de la legislación Registro de productos Percepción de Agricultores sobre el uso de bioplaguicidas Consideraciones finales Literatura citada Literatura consultada MARCO NORMATIVO DE REGISTRO DE PLAGUICIDAS DE USO AGRÍCOLA Y FORESTAL EN CHILE Ignacio Figueroa C. Resumen Summary Introducción Cuerpos legales Proceso de Registro Consideraciones finales INDICE DE MICROORGANISMOS BIOCONTROLADORES

115 115 115 115 115 115 116

119 121 121 121 121 122 124 125 127 130 131 132 134 136 137

139 139 139 139 139 143 143

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AUTORES QUE CONTRIBUYEN EN ESTE LIBRO

Orlando Andrade V., Ing. Agrónomo, Ph.D. Profesor Adjunto; Escuela de Agronomía, Facultad de Recursos Naturales, Universidad Católica de Temuco. Av. Rudecindo Ortega 02950, Temuco – Chile E-mail: [email protected]

Ximena A. Besoain Canales, Ing. Agrónomo, Mg., Dr. Profesor Titular; Facultad de Agronomía, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, San Francisco s/n, La Palma, Quillota – Chile. E-mail: [email protected]

Eduardo Donoso C., Ing. Agrónomo, M.Sc. Profesor Asistente; Escuela de Agronomía, Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales Universidad Católica del Maule, Campus San Isidro, Km 6 Los Niches, Curicó – Chile. E-mail: [email protected]

Ignacio Figueroa Cornejo, Ing. Agrónomo Encargado de Sección Inocuidad, Subdepartamento Viñas y Vinos, Inocuidad y Biotecnología, Servicio Agrícola y Ganadero, División de Protección Agrícola y Forestal, Santiago - Chile E-mail: [email protected]

Gastón González Vargas, Ing. Agrónomo, M.Sc. Gerente; Biocaf Ltda. Camino a Coronel, Concepción – Chile E-mail: [email protected]

Rodrigo A. Herrera Cid, Ing. Agrónomo Instructor; Departamento de Sanidad Vegetal, Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile. Santa Rosa 11315, La Pintana. Santiago – Chile. E-mail: [email protected]

Bernardo A. Latorre G., Ing. Agrónomo. Ph.D. Profesor Titular; Departamento de Fruticultura y Enología, Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal, Pontificia Universidad Católica de Chile. Vicuña Mackenna 4860, Santiago – Chile. E-mail: [email protected]

Mauricio Lolas C., Ing. Agrónomo. M.S., Ph.D. Profesor Asociado; Departamento de Producción Agrícola, Laboratorio de Patología Frutal, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad de Talca 2 Norte 685, 3465548, Talca – Chile. E-mail: [email protected]

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Jaime R. Montealegre Andrade, Ing. Agrónomo Profesor Titular; Departamento de Sanidad Vegetal, Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile. Santa Rosa 11315, La Pintana. Santiago – Chile. E-mail: [email protected]

Luz María Pérez Roepke, Bioquímico, Dr. en Ciencias Asesorías e Inversiones Biostrategy Limitada. Santiago – Chile. E-mail: [email protected]

Claudio Sandoval B., Ingeniero Agrónomo, M.S., Dr. Profesor Asociado; Departamento de Producción Agrícola, Laboratorio de Fitopatología, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad de Talca. 2 Norte 685, 3465548, Talca – Chile. E-mail: [email protected]

Eugenio Sanfuentes Von Stowasser, Ing. Forestal, Mg., Dr. Profesor Asociado; Laboratorio de Patología Forestal, Departamento de Silvicultura. Facultad de Ciencias Forestales/Centro de Biotecnología, Universidad de Concepción. Concepción – Chile. E-mail: [email protected]

Marisol Vargas, Ing. Agrónomo, Dr. Profesor Asistente; Departamento de Producción Vegetal, Facultad de Agronomía, Universidad de Concepción Vicente Méndez 595, Chillán – Chile E-mail: [email protected]

Salomé Zaldúa Flores, Ing. Forestal, Dr. Laboratorio de Patología Forestal. Centro de Biotecnología, Universidad de Concepción. Concepción – Chile. E-mail: [email protected]

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CONTEXTO DE LA SITUACIÓN DEL CONTROL BIOLÓGICO EN CHILE Context of the situation of the biological control in Chile Jaime R. Montealegre A. Departamento de Sanidad Vegetal, Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile Santa Rosa 11315, La Pintana. Santiago-Chile. E-mail: [email protected]

Resumen La investigación en el uso de biocontroladores de enfermedades de plantas en Chile se ha incrementado significativamente a partir de 1992. Ha estado enfocada fundamentalmente al desarrollo de agentes fungosos de biocontrol, destacándose hongos del género Trichoderma ya sean nativos o mejorados; no obstante lo anterior, también se ha investigado el uso de bacterias dentro de las cuáles destacan aquellas del género Bacillus. Los principales patógenos en donde se ha investigado son de tipo fungoso entre los que se pueden mencionar: Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Fusarium spp., Erwinia carotovora, Phytophthora spp. y Pyrenochaeta lycopersici entre otros, que afectan a los cultivos agrícolas y también forestales. Los 17 productos biológicos registrados en el Servicio Agrícola y Ganadero que se comercializan en Chile, aun cuando mayoritariamente no son el resultado de las investigaciones realizadas en el país, muestran el interés en utilizar agentes de biocontrol en los programas de manejo de enfermedades. Las principales limitantes y desafíos del biocontrol de enfermedades de plantas en Chile se discuten en este capítulo.

Summary The research on the use of biocontrol agents of plant diseases in Chile significantly increased since 1992. It has been focused on the development of fungal biocontrol agents, being wild or mutant Trichoderma strains the most studied. Also, some bacteria have been tested as those belonging to the genus Bacillus. The main pathogens studied have been fungi such as Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Fusarium spp., Erwinia carotovora, Phytophthora spp. and Pyrenochaeta lycopersici. Also, some pathogens affecting forestry species have been studied. The chilean increasing interest for the use of biocontrol agents is reflected in the 17 biological products already registered by SAG, that are commercialized for the control of several plant diseases. However, few of these registered products have been developed in Chile. The main limitations and challenges for the use of biological control of plant diseases in Chile are discussed.

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Antecedentes generales de la agricultura chilena Según datos del ODEPA (2012a), Chile posee una población de 15.116.435 habitantes, siendo la agricultura un rubro muy importante en la economía nacional, contribuyendo con un 8,8 % del empleo total (ODEPA 2012b). El PIB de Chile en 2010, era de 257.900 millones de dólares americanos, de este total, el silvoagropecuario primario (que no incorpora el valor agregado por la agroindustria u otros eslabones de la cadena) representa menos del cuatro por ciento de la producción (Ministerio de Agricultura de Chile 2012). Según antecedentes del censo agropecuario, en 2007 la superficie dedicada a suelos de cultivo era de 2.053.709,99 ha; de este total, la mayor superficie corresponde a cultivos anuales y permanentes con 1.305.326,67 ha., siendo las frutas frescas y frutos secos que se exportan los rubros más importantes, aportando un valor de US$ FOB: 3.672.589.07 al PIB (ODEPA 2012c).

Breve historia del uso de biocontroladores de enfermedades de plantas El control biológico de enfermedades de las plantas en Chile se inicia con la evaluación y comercialización en el país de Agrobacterium radiobacter K 84, bacteria que se utiliza para el biocontrol de Rhizobium radiobacter (A. tumefaciens) hasta nuestros días y que actualmente se comercializa con el nombre de Biobacter 84 G. Con posterioridad en la década de los 80, investigadores de la Universidad Austral de Chile e INIA Carillanca (Luigi Ciampi y Carmen Fernández), investigan y publican en el American Journal of Potato Research (5): 315-332 un paper sobre el uso de Pseudomonas fluorescens para el control de Pseudomonas solanacearum en papas (Ciampi et al. 1989). En relación al uso de bioantagonistas como controladores de malezas, con anterioridad a esa fecha, se introdujo a Chile desde Alemania el hongo Phragmidium violaceum (Schulz) Winter (Oehrens y González 1974), siendo este un excelente ejemplo del uso de un biocontrolador exitoso para controlar dos especies de malezas importantes presentes en Chile (Rubus constrictus y R. ulmifolius). El primer curso de Control biológico de enfermedades de las plantas, dictado en la Universidad de Chile en 1992, donde participaron Profesores de EMBRAPA Sao Paulo y de Bento Goncalves de Brasil, y de la Facultad de Ciencias Agronómicas, Depto. de Sanidad Vegetal de la Universidad de Chile, permitió iniciar el desarrollo de grupos de investigación en biocontrol de enfermedades de las plantas en Chile y la formación de académicos en esta disciplina. Esto se ha reflejado en un promedio de 1,48% de participación de proyectos de investigación en control biológico de enfermedades de plantas en los US$ 561.107.348 invertidos entre 1990 y 2010 en el área agropecuaria (excluyendo acuicultura), en comparación con la inexistencia de participación antes de ese período (Datos obtenidos por el autor a partir de http://www.odepa.gob.cl/odepaweb/servicios-formacion/Boletines/ BInsumos0611.pdf). Específicamente, entre los años 1990 y 1999 se adjudicaron 796 proyectos en los fondos FDI, FIA, FONDECYT, FONDEF, FONTEC, INNOVA y SAG, dentro de los cuales, 7 fueron del área de control biológico de enfermedades y nemátodos en plantas (US$ 1.766.868 (0,82% del total de recursos invertidos)), lo que significa que el 0,87% de los proyectos aprobados correspondieron a esta línea. Posteriormente, entre los años 2000 y 2009 se financiaron 948 proyectos dentro de los cuales 16 proyectos correspondieron a esta área con un monto de inversión de U$ 6.452.044, lo que significa una participación del 1,69%. Por lo tanto, en una década el número de proyectos aumentó en un 228% y la participación en los fondos asignados, en un 376%.

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Un análisis de la situación del uso de biocontroladores en Chile se había realizado con anterioridad en el contexto de un curso dictado en la Universidad de Chile (Montealegre, 2005).

Situación actual de los biocontroladores utilizados Actualmente en Chile, existen 423 fungicidas registrados en el Servicio Agrícola y Ganadero, de los cuales el 4,02% corresponden a formulados en base a biocontroladores de enfermedades en plantas. Así se tiene que de 4 productos comercializados en el 2003, hoy se encuentran 17 biofungicidas con autorización SAG vigente al 27 de febrero de 2012 (Binab T Pellet (T. harzianum y T. polysporum), Binab T WP (T. harzianum y T. polysporum), Serenade Dust (Chile) (Bacillus subtillis), Serenade Sulfo Dust (Chile), Serenade Azo, Serenade Max (México), Fruitsan (Lactobacillus acidofillus –Tauern S.A. Chile), Fruit Plus (Cryptococcus albidus - S. Africa), TrichoD WP (T. harzianum ATTCC 20847-T22 – Colombia), Trichonativa, 3 TAC (T. harzianum, T. viride, T. longibrachiatum. Avance Biotechnologies, Chile), 3 TAEX (Chile pinturas Renner), Biobacter 84 G (A. radiobacter BIOGRAM Chile), Nacillus (B. subtilis, B. licheniformis), Trichoderma Suspension (T. harzianum Cepa T3 Los Robles), Trichoderma Pasta (T. harzianum Cepa T3 Los Robles), Harztop (T. harzianum Cepa 22 - BIOGRAM Chile) (SAG Página web actualizada el 27 de febrero de 2012 y leída el 29 febrero del mismo año). En el Cuadro 1 se presentan las características de los biocontroladores comercializados actualmente en Chile y registrados en el SAG.

Microorganismos y cultivos evaluados en Chile El análisis de las memorias de título de Ingeniero Agrónomo desarrolladas en el período 2000-2011 en tres universidades chilenas (Universidad de Chile, Universidad Austral de Chile y Universidad de Talca), permiten concluir que los microorganismos más investigados corresponden a Trichoderma spp. y a Bacillus spp. dentro de los biocontroladores, y a Rhizoctonia solani, Botrytis cinerea y Erwinia carotovora dentro de los fitopatógenos, y que los cultivos en que más se ha trabajado corresponden a hortalizas, principalmente el tomate (Cuadro 2). Al analizar 781 trabajos presentados en los últimos 12 años (período 2000-2011) en los Congresos de la Sociedad Chilena de Fitopatología, se encuentra que el 12% corresponde a investigaciones desarrolladas en biocontrol, siendo los biocontroladores más investigados Trichoderma spp. y Bacillus spp. en el cultivo del tomate, vid y forestales para el control de los fitopatógenos Botrytis cinerea y R. solani (16% y 14%, respectivamente) (Cuadro 2).

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Cuadro 1. Biocontroladores registrados en Chile Nº

Biocontrolador

Nombre comercial

Cultivo

Fitopatógenos a controlar

1

Agrobacterium radiobacter Cepa K84

Biobacter 84 G

Almendro, cerezo, duraznero, damasco, ciruelo, nectarin, nogal, frambueso, arándano y rosal

Agrobacterium tumefaciens Biovar 1 y 2

2

B. subtilis, B. licheniformis y B. brevis

Nacillus

Cerezo, duraznero, nectarin, damasco, ciruelo, vid, tomate, peral, avellano, arándano y kiwi

Pseudomonas syringae pv. syringae, Xanthomonas campestris pv. vesicatoria, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, Pseudomonas syringae pv. tomato, Acetobacter sp. y Xanthomonas arboricola

3

Bacillus subtilis / Azufre

Serenade Sulfo Dust

Vid

Botrytis sp., oídio, pudrición ácida (conjunto de hongos, bacterias y levaduras)

4

Bacillus subtilis cepa QST713

Serenade Aso

Vid, manzano, frutilla, arándano y frambuesa

Botrytis sp., Erysiphe necator, Aspergillus niger, Alternaria sp., Cladosporium herbarum, Rhizopus arrhizus, Penicillium sp., Acetobacter, Venturia inaequalis, V. pyrina y Sphaerotheca macularis

5

Bacillus subtilis cepa QST713

Serenade Dust

Vid

Botrytis sp., oídio, pudrición ácida (conjunto de hongos, bacterias y levaduras)

6

Bacillus subtilis cepa QST713

Serenade Max

Vid, manzano, frutilla, arándano y frambuesa

Botrytis cinerea, Erysiphe necator, Aspergillus niger, Alternaria sp., Cladosporium herbarum, Rhizopus arrhizus, Penicillium sp., Acetobacter, Venturia inaequalis, V. pyrina y Sphaerotheca macularis

7

Cryptococcus albidus

Fruit Plus

Peral, manzano

Botrytis cinerea y Penicillium expansum

8

Lactobacillus acidofilus

Fruitsan

Vid, arándano, frambuesa, frutilla y tomate

Botrytis spp.

9

T. harzianum y T. polysporum

Binab-T Pellet

Almendro, cerezo, ciruelo, damasco, manzanos, perales, durazno, nectarines y vides.

Chondrostereum purpureum, Verticillium sp., Rhizoctonia sp., Fusarium sp., Botrytis sp., Phomopsis sp., Sclerotium sp., Sclerotinia sp., Phytium sp., Armillaria sp., Heterobasidium annosum, Lentinus lepideus, Ceratocystis ulmi e Hymenomycete

Binab-T WP

Duraznero, nectarino, ciruelo, almendro, manzano, peral, vides, melón, sandía, tomate, papa, lechuga, espinaca, arándano, frutilla y frambuesa

Fusarium sp., Botrytis sp., Verticillium sp., Rhizoctonia sp., Phomopsis sp., Sclerotium sp., Sclerotinia sp., Phytium sp., Heterobasidium sp., Chondrostereum purpureum, Hymenomycete, Armillaria mellea, Lentinus sp. y Ceratocystis sp.

10 T. harzianum y T. polysporum

17

11 T. harzianum, T. virens y T. parceramosum

Trichonativa

Manzano, peral, cerezo, durazno, nogal, avellano, palto, olivo, naranjo, mandarino, limonero, pomelo, vid, pimentón, ají, brócoli, repollo, coliflor, clavel, arándanos, frambuesa, frutilla, tomate, lechuga, proteáceas, remolacha y pino radiata.

Botrytis cinerea, Alternaria spp., Venturia inaequalis, Phytophthora spp., Phytium spp., Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum, Armillaria mellea, Fusarium spp., Cladosporium spp. y Sclerotium rolffsi.

12 T. harzianum, T. viride y T. longibratum

3 TAC

Lechuga, vid, kiwi, tomate, frambueso, frutilla, cerezo, guindo, ciruelo, manzano, peral, cebolla y arándano.

Fusarium sp., Phytium sp., Alternaria sp., Botrytis sp., Erysiphe sp., Botrytis sp., Sclerotinia sp., Bremis sp., Phytophthora sp., Septoria sp. y Cercospora sp.

13 T. harzianum, T. viride y T. longibratum

3 TAEX

Manzano, peral, duraznero, guindo, cerezo, olivo, kiwi, arándano, vid y pino

Chondrostereum sp., Fusarium sp., Botrytis sp., Heterobasidium sp., Alternaria sp., Penicillium sp., Fusicocum sp., Fomitiporella sp., Gloephylium sp., Coriolus sp. y Aspergillus sp.

14 Trichoderma harzianum (Cepa T3 Los Robles)

Trichoderma Pasta

Manzano, vid, arándano, Phytophthora cactorum. Sellado de peral, cerezo, durazno, heridas y cortes de poda. ciruelo y kiwi

15 Trichoderma harzianum (Cepa T3 Los Robles)

Trichoderma Suspensión

Vid, arándano, frutilla, frambuesa, manzano y cerezo.

Botrytis cinerea y Phythopthora cactorum.

16 Trichoderma harzianum Cepa ATTCC 20847-T22

TrichoD WP

Vid

Botrytis cinerea

17 Trichoderma harzianum Rifai, cepa T-22

Harztop

Vid, arándano, frutilla, frambuesa, tomate, lechuga, ají, pimentón, duraznero, nectarino, ciruelo, damasco, almendro, nogal, limonero, naranjo, olivo, palto, trigo, avena, cebada, maíz y manzano

Botrytis cinerea, Mildew, Verticillium, Esclerotinia, Rhizoctonia solani, Phytium spp., Fusarium spp. y Phytophthora spp.

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Cuadro 2. Antecedentes de memorias de títulos de Ingeniero Agrónomo desarrolladas en tres Universidades y trabajos de investigación presentados en el Congreso Chileno de Fitopatología en el período 2000-2011. Memorias de Título/Trabajos

Nº de Trabajos

Antagonistas

% Participación por Cultivo

% Participación por Patógeno

Memorias U. de Chile*

17

El antagonista Trichoderma fue el más estudiado, con una participación del 76,5% del total.

64,7% de los trabajos ejecutados se han realizados en el cultivo del Tomate.

Rhizoctonia solani es el patógeno más importante, con un 41 % del total, le siguen Botrytis cinerea y Fusarium spp. ambos con un 18% aproximadamente.

Memorias U. de Talca

45

Hay una recopilación de 45 Memorias, de las cuales 30 son estudios sobre Trichoderma sp., representando un 67% del total. La bacteria bioantagonista Bacillus sp. tiene una participación del 13% aprox.

Un 64 % de los trabajos ejecutados corresponden a hortalizas, flores y frutilla. Los árboles frutales representan el 29%.

Los hongos tienen una importante participación, que asciende a un 78%.

Memorias U. Austral de Chile

17

Los antagonistas bacterianos tienen una gran importancia, la que asciende a un 76% de participación en un total de 17 trabajos ejecutados.

Un 47% de los trabajos son en el cultivo de la papa y luego vienen las calas y la frutilla con un 24%.

Erwinia carotovora y Rhizoctonia solani representan un 65% de los estudios efectuados.

Congresos de Fitopatología**

93

Con respecto a los trabajos sobre antagonistas, el más estudiado corresponden al género Trichoderma sp. (35%) y luego viene Bacillus sp. (23%), con lo cual ambos representan un 58%.

Un 36% de participación corresponde al cultivo del tomate, luego la vid con un 15% y por último los árboles forestales con 10%, representando un 61% del total.

Botrytis cinerea (16%) y Rhizoctonia solani (14%) son los más importantes, con un 30% de trabajos presentados.

* Información de los últimos 12 años (2000-2011), con un número de 1077 memorias de Ing. Agrónomo realizadas. Del total, 17 corresponden a control biológico, que representan menos del 2%. ** En los últimos 12 años (2000-2011) se han presentado un total de 781 trabajos en los Congresos Chilenos de fitopatología, de estos 93 corresponden a trabajos en control biológico (12%).

En función de los antecedentes presentados se puede concluir que la investigación sobre el uso de biocontroladores de enfermedades de plantas en Chile se ha incrementado significativamente a partir del Primer Curso de Enfermedades de Plantas realizado en 1992. Ha estado enfocada fundamentalmente al desarrollo de agentes fungosos de biocontrol, destacándose hongos del género Trichoderma ya sean nativos o mejorados; no obstante lo anterior, también se ha investigado el uso de bacterias dentro de las cuáles destacan aquellas del género Bacillus. Los principales patógenos en donde se ha investigado son de tipo fungoso entre los que se pueden mencionar: Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Fusarium spp., Erwinia carotovora, Phytophthora spp. y Pyrenochaeta lycopersici entre otros, en especies de cultivos agrícolas y forestales. Los proyectos de investigación y desarrollo han sido financiados fundamentalmente por Agencias del Estado de Chile (FONDECYT, FIA, Innova CORFO, entre otras). Los 17 productos biológicos registrados en el Servicio Agrícola y Ganadero que se comercializan en el país, aun cuando mayoritariamente no son el resultado de las

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investigaciones realizadas en el país, muestran el interés en utilizar agentes de biocontrol en los programas de manejo de enfermedades. Las principales limitantes y desafíos del biocontrol de enfermedades de plantas en Chile se relacionan con la introducción y uso de productos importados con insuficiente o nula investigación en el país, dudosa calidad y efectividad de las formulaciones, propaganda engañosa sobre forma de control y nivel de efectividad de ciertos productos que se ofrecen en el mercado ya sea como biofungicidas o biobactericidas.

Literatura citada Ciampi-Panno L, Fernández C, Bustamante P, Andrade N, Ojeda S, Contreras A. 1989. Biological control of bacterial wilt of potatoes caused by Pseudomonas solanacearum. American Journal of Potato Research 66 (5): 315-332. ODEPA. 2012a. Población urbana-rural y por sexo a nivel regional. Censo de población 2002. 1p. http://www.odepa.cl/servlet/articulos.ServletMostrarDetalle;jsessionid= 17144 C9771355FD0A6240E87A4DD01D4?idcla=12&idn=1734 ODEPA. 2012b. 07_911.pdf

http://www.odepa.cl/odepaweb/servicios-informacion/Boletines/BEmpleo

ODEPA. 2012c. Boletín frutícola. Avance enero a diciembre de 2011. http://www.odepa.cl/odepaweb/servicios-informacion/Boletines/BFruticola0112.pdf

33p.

FIA. 2012. En: http://www.fia.cl/es-es/informaci%C3%B3n/basenacionaldeproyectos.aspx (leido el 29 de febrero de 2012. Ministerio de Agricultura de Chile. 2012. http://www.gobiernodechile.cl/cuenta-publica2010/ministerio-de-agricultura/cuenta-sectorial/ Montealegre J. 2005. Perspectivas y situación del uso de biofungicidas en Chile. Montealegre A., Jaime. Santiago, Chile, Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile, 2005. :. http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/ciencias_agronomicas/ montealegre_j/1.html Oehrens E, González S. 1974. Introducción de Phragmidum violaceum (Schulz) Winter como factor de control biológico de Zarazamora (Rubus constrictus Lef. Et M. y R. ulmifolius Schott.). Agro Sur 2(1): 30-33. SAG. 2012. http://www.odepa.gob.cl/odepaweb/servicios-informacion/Boletines/BInsumos 0611.pdf (leido el 29 de febrero de 2012).

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BASES MOLECULARES DEL CONTROL BIOLÓGICO Y SU DESARROLLO EN CHILE Molecular basis of the biological control and its development in Chile Luz María Pérez R. Asesorías e Inversiones Biostrategy Limitada. E-mail: [email protected]

Resumen Los estudios realizados en Chile, que involucran ensayos a nivel molecular, la correlación de estos con los mecanismos de biocontrol y su aplicación posterior en ensayos de invernadero y de campo, se analizan en función de los estudios realizados con metabolitos que participan en la relación planta – fitopatógeno, con los sistemas enzimáticos y proteínas que se inducen en la respuesta de hipersensibilidad, con la secreción y número de quitinasas producidas por los biocontroladores, y la obtención de mutantes mejoradas en su capacidad biocontroladora.

Summary Studies run in Chile involving assays at the molecular level of biocontrol mechanisms and their further application in greenhouse and field trials, are analyzed on the basis of metabolites involved in plant – phytopathogen interaction as well as on the enzyme systems and proteins involved in the hypersensitive response of plants, including secretion and number of chitinases produced by biocontrol agents and obtainment of mutants improved in their biocontrol ability.

Introducción El estudio de las bases del control biológico se inicia en Chile utilizando diferentes modelos de interacción planta - patógeno, con el objeto de establecer en primer término cuales eran aquellas moléculas o metabolitos que pudieran ejercer una acción disuasiva y/o tóxica para insectos y microorganismos. Más adelante, el análisis de la respuesta de hipersensibilidad (HR) estudiada en algunos modelos Planta-Hospedero, sirven de base para los estudios sobre los mecanismos moleculares y moléculas específicas que participan en el biocontrol, para la selección de biocontroladores y para el mejoramiento de la capacidad antagónica, de aquellos previamente seleccionados. Los resultados de estos estudios han permitido ir comprendiendo como se desarrollan relaciones de compatibilidad e incompatibilidad en los diferentes modelos estudiados, incluyendo las que favorecen o impiden la infección o infestación de un determinado tejido vegetal, y como algunos de los mecanismos de defensa contra patógenos que utilizan los sistemas vegetales, son análogos a los que utilizan los biocontroladores en su actividad antagónica.

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La aplicación de estos conocimientos al control biológico ha permitido avanzar en nuevas estrategias con relación a proponer una solución a problemas específicos de una especie vegetal en su interacción con determinados patógenos.

Metabolitos secundarios de plantas y su uso potencial para el biocontrol A fines de la década de los 70 aparece uno de los primeros trabajos chilenos relacionados con los aspectos moleculares involucrados en la interacción planta-hospedero (Corcuera et al. 1978), utilizando como modelo la interacción entre un ácido hidroxámico aislado del maíz y Erwinia carotovora. La participación de los ácidos hidroxámicos entre los que se encuentra el DIMBOA, los que se encuentran presentes en cebada, maíz y trigo, permite explicar la resistencia de estos cultivos a la infestación por áfidos (Argandoña et al. 1980, Argandoña et al. 1981). Usando este modelo de estudios, se obtienen antecedentes sobre el efecto que tiene el contenido de ácidos hidroxámicos en la planta, su distribución y concentración como disuasivo de la infestación por el áfido Schizaphis graminum (Argandoña et al. 1980, Argandoña et al. 1983, Zúñiga et al. 1983, Argandoña y Corcuera 1985). El efecto de alcaloides indólicos como la gramina, y también su rol como disuasivos de áfidos, se establece en la misma época (Corcuera 1984, Zúñiga et al. 1985, Zúñiga y Corcuera 1986, Argandoña et al. 1987). El efecto de los ácidos hidroxámicos y de los alcaloides indólicos como potenciales controladores de pestes, patógenos y malezas se sugiere en un par de revisiones (Niemeyer y Pérez 1994, Corcuera 1993). Un intento adicional en la búsqueda de metabolitos con potencial uso en el biocontrol de patógenos, se realiza usando cepas bacterianas mutantes (Bernal et al. 2002), en las que se identifica una molécula termoestable con características semejantes a las descritas para lipopéptidos cíclicos, con actividad antibiótica como las que presentan las iturinas. No obstante la abundante información existente en torno a los metabolitos mencionados, la investigación en torno a éstos y a su potencial aplicación en el control biológico de diferentes patógenos, no fue continuada por ninguno de los grupos que se había dedicado a su estudio. Estos grupos de investigación derivaron sus estudios hacia la fisiología de plantas y hacia estudios químicos de los metabolitos. Sin embargo, es importante reconocer que estos grupos de investigación fueron pioneros en el uso de modelos vegetales y su interacción con patógenos de diferente naturaleza, incentivando a otros investigadores a incursionar en esta área. Un resumen de las interacciones estudiadas con sus correspondientes referencias se encuentra en el Cuadro 1. Cuadro 1. Interacciones planta – patógeno analizadas en el contexto de metabolitos secundarios. Planta Zea mays Zea mays Triticum aestivum Zea mays

Patógeno y/o insecto Erwinia spp. Metopolophium dirhodum Schizaphis graminum Schizaphis graminum

Hordeum vulgare

Rhopalosiphum padi

Referencia Corcuera et al., 1978 Argandoña et al., 1980 Argandoña et al., 1981 Argandoña et al., 1983 Argandoña y Corcuera, 1985 Zúñiga y Corcuera, 1986

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La relación entre la respuesta de hipersensibilidad (HR) y los aspectos moleculares del biocontrol. La respuesta defensiva de una planta frente a un microorganismo patógeno puede producirse a través de mecanismos moleculares semejantes a los que puede utilizar un microorganismo capaz de antagonizar a un fitopatógeno. En términos generales, las plantas pueden modificar su metabolismo, inducir sistemas enzimáticos para sintetizar metabolitos antimicrobianos como las fitoalexinas, e inducir proteínas relacionadas con patogénesis (PR) para defenderse de un patógeno. A su vez, los microorganismos también pueden inducir sistemas enzimáticos, sintetizar metabolitos secundarios con actividad antibiótica e inducir proteínas con diferentes funcionalidades, para adaptarse a diferentes condiciones ambientales y fuentes de carbono. Estas similitudes metabólicas sugirieron que el estudio en paralelo de la respuesta HR en plantas, y de la inducción y secreción de sistemas enzimáticos en microorganismos con potencial actividad biocontroladora, podría permitir identificar elementos comunes entre ambos sistemas: el tipo y la actividad biológica de moléculas que participan en la defensa de la planta pueden tener un equivalente en los microorganismos biocontroladores, en cuyo caso podrían estar relacionados con su nutrición y desarrollo. La interacción planta – hospedero ha sido estudiada en Chile usando diferentes modelos que incluyen a insectos, bacterias y hongos como hospederos de diferentes especies vegetales. Entre estas interacciones encontramos: •

Plantas de cebada (Hordeum vulgare) o de maíz (Zea mays) con el áfido Schizaphis graminum, cuyos ensayos realizados a nivel de laboratorio, permitieron establecer que se producía una respuesta de hipersensibilidad en la planta, detectada a nivel molecular a través del incremento de enzimas oxidativas (Cabrera et al. 1994, Cabrera et al. 1995, Argandoña et al. 2001), de la inducción de la vía fenilpropanoide (Chaman et al. 2001), y de la síntesis de inhibidores de proteinasas (Casaretto y Corcuera 1995, Casaretto y Corcuera 1998).

•

Plantas de four-o’clock (Mirabilis jalapa) o de tabaco (Nicotiana tabacum) con la bacteria Clavibacter michiganensis subsp. Michiganensis, cuyos estudios también fueron realizados a nivel de laboratorio, mostraron la presencia de lesiones necróticas características de HR en ambas plantas, como consecuencia de la producción de un compuesto extracelular, termoestable, semejante a las producidas por una “harpin” y PopA de bacterias Gram negativas (Alarcón et al. 1998). Fuera de establecer la presencia de una HR en los sistemas estudiados, estos grupos de trabajo no siguieron profundizando en estas interacciones con miras a analizar la síntesis de otro tipo de moléculas y sus efectos, sobre los patógenos usados.

•

Plántulas de Citrus limon con Alternaria alternata o con Trichoderma harzianum, en la que se analiza la respuesta de hipersensibilidad (HR) desarrollada contra estos hongos aislados del consorcio fumagina. Inicialmente se estableció el tipo de enzimas que secretaba Alternaria alternata (Pérez et al. 1991), los fragmentos pécticos que se producían como consecuencia de la hidrólisis de la pared celular de plántulas de limonero por enzimas pectinolíticas del hongo (Fanta et al. 1992), la presencia de receptores para un tamaño bien definido de estos oligosacáridos, y su relación con la activación de los sistemas defensivos (Pérez et al. 1993, Roco et al. 1993). A su vez, T. harzianum era capaz de secretar principalmente celulasas, generando oligosacáridos derivados de la celulosa vegetal. Estos estudios permitieron demostrar

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la síntesis de fitoalexinas como consecuencia de la activación de la vía fenilpropanoide en la planta en respuesta no sólo a A. alternata, sino que también a las enzimas pectinolíticas secretadas por este hongo (Quaas et al. 1988, Pérez et al. 1993, Quaas et al. 1993, Pérez et al. 1994a). La activación de la vía fenilpropanoide y la síntesis de fitoalexinas en plántulas de limonero inoculadas con T. harzianum no era detectable, concordante con la morfología que presentaban las plántulas de cítricos inoculadas con A. alternata o con T. harzianum (Pérez et al. 1994b). El daño producido en la superficie del tejido vegetal y la generación de elicitores (producto del efecto de sistemas enzimáticos de A. alternata sobre el tejido vegetal y su reconocimiento por receptores de la planta) permitieron establecer la participación de calcio en etapas tempranas de la transducción de señales para generar la HR, y a su vez comprobar su función como elicitor (Castañeda y Pérez 1996). Adicionalmente, se estableció que el metabolismo de fosfoinositidos (Ortega y Pérez 2001), la calmodulina, IP3 y proteínas quinasa (Ortega et al. 2002), participaban en la transducción de señales, no así una proteína G (Ortega et al. 2005), permitiendo proponer un modelo para la vía de transducción de señales. Finalmente, el hallazgo de la síntesis de PR como quitinasas y glucanasas en plántulas de Citrus limón inoculadas con A. alternata, completó los antecedentes sobre la respuesta HR. Las quitinasas y glucanasas sintetizadas en las plántulas de limonero durante la respuesta defensiva fueron capaces de inhibir el desarrollo de A. alternata (Fanta et al. 2003). Los resultados del efecto de estas PR sobre el desarrollo de este fitopatógeno, forman parte de los elementos que sirven de base para el estudio de los sistemas enzimáticos que pueden utilizar microorganismos biocontroladores. De esta forma, mientras quitinasas y glucanasas se inducen durante la HR en la planta para controlar el desarrollo del patógeno, en el biocontrolador se podrían inducir para utilizar al patógeno como fuente de carbono y de otros nutrientes. •

Plantas de Fragaria chiloensis con Botrytis cinerea. En esta interacción, se establece la expresión de genes en esta variedad de frutilla resistente a este patógeno, FcPR5 y FcPRIO, aun cuando todavía no se ha identificado cuales proteínas son codificadas por estos (González et al. 2010).

Un resumen de las interacciones planta-patógeno estudiadas, en el contexto de la respuesta de hipersensibilidad, junto a las referencias correspondientes, se encuentra en el Cuadro 2. Cuadro 2. Interacciones planta – patógeno analizadas en el contexto de la respuesta de hipersensibilidad. Planta

Patógeno y/o insecto

Referencia

Hordeum vulgare

Schizaphis graminum

Cabrera et al., 1994; 1995 Casaretto y Corcuera, 1995; 1998 Argandoña et al., 2001 Chaman et al., 2001

Mirabilis jalapa

Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis

Alarcón et al., 1998

Nicotiana tabacum

Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis

Alarcón et al., 1998

Citrus limon

Alternaria alternata

Pérez et al., 1993 Ortega et al., 2001

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Ortega et al., 2002 Fanta et al., 2003 Ortega et al., 2005 Citrus limon

Alternaria alternata Trichoderma harzianum

Fanta et al., 1992 Pérez et al., 1994a y 1994b

Lycopersicon esculentum

Fusarium solani Trichoderma harzianum

Pérez et al., 2001b

Fragaria chiloensis

Botrytis cinerea

Capacidad biocontroladora de hongos del género Trichoderma: su relación con la HR y con isoenzimas de quitinasas Los estudios a nivel molecular de hongos del género Trichoderma se comenzaron a realizar en paralelo con los estudios moleculares en los sistemas modelo (Gutiérrez et al. 1998, García et al. 2000, Roco y Pérez 2001, Besoaín et al. 2001, Montealegre et al. 2005), junto a la búsqueda de nuevas cepas de hongos y de bacterias biocontroladoras (Montealegre et al. 2002, Montealegre et al. 2003). Los hallazgos de la inducción de proteínas PR como quitinasas y glucanasas en la HR desarrollada por plántulas de limonero inoculadas con A. alternata y el efecto de estas enzimas sobre el desarrollo de A. alternata (Fanta et al. 2003), sugirieron que este tipo de enzimas podría estar involucrada en el biocontrol. Es así como al desarrollar a T. harzianum en medios de cultivo con paredes de diferentes fitopatógenos, se estableció su capacidad para secretar quitinasas, glucanasas y proteasas. En aquellos casos en que T. harzianum secretaba un mayor número de isoenzimas en presencia de paredes de un determinado fitopatógeno, existía una relación directa entre número de isoenzimas y capacidad para controlar a ese fitopatógeno. Un ejemplo de este hallazgo se encuentra en los resultados de biocontrol realizados contra Pyrenochaeta lycopersici usando diferentes cepas silvestres de T. harzianum, donde la multiplicidad de isoenzimas de quitinasas secretadas por la cepa Th11 se relaciona directamente con su capacidad para controlar a dicho patógeno (Pérez et al. 2001a, Pérez et al. 2002, Pérez 2005). La inducción de quitinasas y de glucanasas también se evaluó en plántulas de tomate, luego de inocularlas con Fusarium solani, o con Trichoderma harzianum, o con ambos (Pérez et al. 2001b). Se estableció que ambos microrganismos inducían quitinasas en la planta pero a tiempos diferentes. Las quitinasas inducidas luego de la inoculación conjunta, correspondían solamente a las relacionadas con la inoculación con T. harzianum, situación en la que las plántulas de tomate se mantenían sanas. Sin embargo, los ensayos de antagonismo directo de T. harzianum enfrentado a F. solani mostraron una inhibición parcial del desarrollo del patógeno, sugiriendo la necesidad de contar con microorganismos con una mayor capacidad antagónica.

Mutantes: una alternativa para la obtención de mejores biocontroladores La necesidad de contar con cepas con una mejor actividad biocontroladora y con un mayor espectro de acción, llevó a la generación de mutantes a través de tratamiento de cepas silvestres de Trichoderma con cloruro de guanidinio (Zaldívar et al. 2001, Pérez y Morales 2003, Pérez et al. 2007), o con luz ultravioleta o a través de fusión de protoplastos (Besoaín et al. 2007). Estos mutantes se ensayaron para el control de Rhizoctonia solani y de Phytophthora nicotianae (Arias et al. 2006) y de Pyrenochaeta lycopersici La mutante de

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T. harzianum Th650-NG7 que mostró un incremento en su capacidad para secretar quitinasas, mejoró su mayor capacidad para biocontrolar a R. solani (Pérez et al. 2007), correlacionando nuevamente una mayor capacidad quitinolítica con un mejor efecto biocontrolador, hecho que se ha demostrado no solamente a nivel de laboratorio, sino también a nivel de invernadero y de campo (Montealegre et al. 2007 y 2009a). El análisis del patrón isoenzimático de quitinasas y glucanasas secretadas por otros mutantes obtenidos (Hinojosa et al. 2009), han permitido la selección de aquellos que posteriormente también se ensayaron a nivel de invernadero y de campo para controlar a Rhizoctonia solani, a Phytophthora nicotianae, y a Pyrenochaeta lycopersici (Arias et al. 2006, Montealegre et al. 2007, Pérez et al. 2007, Montealegre et al. 2009a, Montealegre et al. 2010). Adicionalmente, a algunos de mutantes obtenidos se les analizó su sensibilidad a fungicidas (Herrera et al. 2007) con la finalidad de establecer si podían ser usados en forma conjunta con algunos productos químicos en el control de algunos fitopatógenos, buscando disminuir el uso de productos químicos y manteniendo un alto grado de efectividad. También se les estableció sus condiciones de supervivencia en diferentes tipos de suelo (Montealegre et al. 2009b), y se les confrontó con diferentes bacterias patogénicas de plantas (Peña et al. 2009). Un resumen de las interacciones biocontrolador (silvestre y/o mutante)-patógeno estudiadas, con sus correspondientes referencias, se encuentra resumido en el Cuadro 3. Cuadro 3. Interacciones biocontrolador – otros microorganismos analizadas en el contexto molecular Biocontrolador

Patógeno

Referencia

Paenibacillus lentimorbus

Rhizoctonia solani

Montealegre et al., 2002 Montealegre et al., 2005

Trichoderma harzianum

Alternaria alternata

Roco y Pérez, 2001

Trichoderma harzianum

Fusarium oxysporum

Pérez y Morales, 2003

Trichoderma harzianum

Phytophthora nicotianae

Arias et al., 2006

Trichoderma harzianum

Phytophthora parasitica

Besoaín et al., 2001

Trichoderma harzianum*

Pyrenochaeta lycopersici

Pérez et al., 2001a Pérez et al., 2002 Pérez, 2005 Besoaín et al., 2007

Trichoderma harzianum*

Rhizoctonia solani

Montealegre et al., 2002 Montealegre et al., 2005 Arias et al., 2006 Pérez et al., 2007 Montealegre et al., 2007 Montealegre et al., 2009a y 2009b Montealegre et al., 2010

Trichoderma spp.

Rhizoctonia solani

García et al., 2000

Trichoderma spp.

Agrobacterium tumefaciens, Clavibacter michiganensis, Erwinia carotovora, Pseudomonas syringae pv. syringae P. syringae pv. tomato

Peña et al., 2009

*Incluye mutantes

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Literatura citada Alarcón C, Castro J, Muñoz, F, Arce-Johnson P, Delgado J. 1998. Protein(s) from the grampositive bacterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis induces a hypersensitive response in plants. Phytopathology 88:306-310. Argandoña VH, Luza JG, Niemeyer HM, Corcuera LJ 1980. Role of hydroxamic acids in the resistance of cereals to aphids. Phytochemistry 19: 1665 – 1668. Argandoña VH, Niemeyer HM, Corcuera LJ. 1981. Effect of content and distribution of hydroxamic acids in wheat on infestation by the aphid Schizaphis graminum. Phytochemistry 20: 673 – 676. Argandoña VH, Corcuera LJ, Niemeyer HM, Campbell BC. 1983. Toxicity and feeding deterrency of hydroxamic acids from Gramineae in synthetic diets against the greenbug, Schizaphis graminum. Entomologia experimentalis et applicata 34: 134 – 138. Argandoña VH, Corcuera JL. 1985. Distribution of hydroxamic acids in Zea mays tissues. Phytochemistry 24: 177 – 178. Argandoña VH, Zúñiga GE, Corcuera LJ. 1987. Distribution of gramine and hydroxamic acids in barley and wheat leaves. Phytochemistry 26: 1917 – 1918. Argandoña VH, Chaman M, Cardemil L, Muñoz O, Zuniga GE, Corcuera LJ. 2001. Ethylene production and peroxidase activity in aphid-infested barley. Journal of Chemical Ecology 27: 53 – 68. Arias M, Herrera R, Besoaín X, Pérez LM, Montealegre J. 2006. Evaluación in vitro de mutantes de cepas de Trichoderma para el control de Rhizoctonia solani y Phytophthora nicotianae en tomate. Boletín Micológico 21: 71 – 75. Bernal G, Illanes A, Ciampi L. 2002. Isolation and partial purification of a metabolite from a mutant strain of Bacillus sp. with antibiotic activity against plant pathogenic agents. Electronic Journal of Biotechnology [online]. 5: 7 - 8. Besoain X, García R, Raggi C, Oyanedel E, Montealegre J, Pérez LM. 2001. Biological control of Phytophthora parasitica in greenhouse tomatoes using Trichoderma harzianum. IOBC WPRS Bulletin 24: 103-107. Besoain XA, Pérez LM, Araya A, Lefever Ll, Sanguinetti M, Montealegre JR. 2007. New strains obtained after UV treatment and protoplast fusion of native Trichoderma harzianum: their biocontrol activity on Pyrenochaeta lycopersici. Electronic Journal of Biotechnology 10(4) Issue of October 15, 2007. http://www.ejbiotechnology.info/ content/vol10/issue4/full/16 Cabrera HM, Argandoña VH, Corcuera LJ. 1994. Metabolic changes in barley seedlings at different aphid infestation levels. Phytochemistry 35: 317 – 319. Cabrera HM, Muñoz O, Zúņiga GE, Corcuera LJ, Argandoña VH. 1995. Changes in ferulic acid and lipid content in aphid-infested barley. Phytochemistry 39: 1023 – 1026. Casaretto JA, Corcuera LJ. 1995. Plant proteinase inhibitors: a defensive response against insects.(Review) Biol. Res 28: 239 – 49. Casaretto JA, Corcuera LJ. 1998. Proteinase inhibitor accumulation in aphid-infested barley leaves. Phytochemistry 49: 2279 – 2286. Castañeda P, Pérez LM. 1996. Calcium ions promote the response of Citrus limon against fungal elicitors or wounding. Phytochemistry 42: 595 – 598.

28

Corcuera LJ, Woodward MD, Helgeson JP, Kelman A, Upper CD. 1978. 2, 4-Dihydroxy-7methoxy-2H-1, 4-benzoxazin-3 (4H)-one, an inhibitor from Zea mays with differential activity against soft rotting Erwinia species. Plant physiology 61: 791 – 795. Corcuera JL. 1984. Effects of indole alkaloids from Gramineae on aphids. Phytochemistry 23: 539 – 541. Corcuera LJ. 1993. Biochemical basis for the resistance of barley to aphids. Phytochemistry 33: 741 – 747. Chaman ME, Corcuera LJ, Zúñiga GE, Cardemil L, Argandoña VH. 2001. Induction of soluble and cell wall peroxidases by aphid infestation in barley. Journal of Agricultural and Food Chemistry 49: 2249 – 2253. Fanta N, Quaas A, Zulueta P, Pérez LM. 1992. Release of reducing sugars from Citrus seedlings, leaves and fruits. Effect of treatment with pectinase and cellulase from Alternaria and Trichoderma. Phytochemistry 31: 3359 – 3364. Fanta N, Ortega X, Pérez LM. 2003. “The development of Alternaria alternata is prevented by chitinases and β-1,3-glucanases from Citrus limon seedlings”. Biological Research 36: 411 – 420. García P, Bastías G, Gutiérrez A, Pérez LM, Gidekel M. 2000. Evaluación de la expresión del gen prb1 en aislados nativos de Trichoderma spp., confrontados al hongo fitopatógeno Rhizoctonia solani. Resúmenes reunión Anual de la Sociedad de Biología de Chile. [www.biologiachile.cl] González G, Caroca R, Herrera R, Moya M, Valdés J, Sandoval C. 2010. Expresión de genes involucrados en defensa en Fragaria chiloensis en respuesta al hongo fitopatógeno Botrytis cinerea. Resúmenes reunión Anual Sociedad Chilena de Fitopatología. [www.fitopatologiachile.cl] Gutiérrez A, Zurita A, Velásquez JC, Gidekel M, Herrera-Estrella A, Pérez LM. 1998. Identificación de la capacidad antagónica de especies de Trichoderma a través del uso de herramientas bioquímicas y de biología molecular. Resúmenes reunión Anual de la Sociedad Chilena de Fitopatología. [www.fitopatologiachile.cl] Herrera R, Montealegre J, Núñez D, Romero N, Besoaín X, Pérez LM. 2007. Sensibility to fungicides of wild and mutant strains of Trichoderma spp. for integrated control of tomato root and crown rot. IOBC WPRS Bulletin 30: 419 – 422. Hinojosa A, Pérez LM, Polanco R. 2009. Análisis de las actividades -1,4-quitinasica y -1,3glucanasica en plantas de tomates sometidas a tratamiento con Trichoderma harzianum (Th-650) y su cepa mutante Th650-NG7. Resúmenes Sociedad Chilena de Fitopatología. [www.fitopatologiachile.cl] Montealegre J, Pérez LM, Herrera R, Santander S, Velásquez JC, Silva P, Besoaín X. 2002. Control of root rot fungi in tomatoes with Trichoderma harzianum, Bacillus lentimorbus and solarization under glasshouse and field conditions in Chile. IOBC WPRS Bulletin 25: 303 – 306. Montealegre J, Reyes R, Pérez LM, Herrera R, Silva P, Besoaín X. 2003. Selection of bioantagonistic bacteria to be used in the biological control of Rhizoctonia solani in tomato. Electronic Journal of Biotecnology 6 (2): August 15, 2003. http://www.ejbiotechnology.info/content/vol6/issue2/full/8

29

Montealegre J, Herrera R, Velásquez JC, Silva P, Besoaín X, Pérez LM. 2005. Biocontrol of root and crown rot in tomatoes under greenhouse conditions using Trichoderma harzianum and Paenibacillus lentimorbus. Additional effect of solarization. Electronic Journal of Biotechnology 8 (3) Issue of December 15, 2005. http://www.ejbiotechnology.info/content/vol8/issue3/full/7/ Montealegre J, Valderrama L, Herrera R, Besoaín X, Pérez LM. 2007. Biocontrol of Rhizoctonia solani in tomatoes with Trichoderma harzianum mutants. IOBC WPRS Bulletin 30: 149 – 152. Montealegre J, Sánchez S, Ochoa F, Herrera R, Besoain X, Pérez LM. 2009a. Biocontrol of Rhizoctonia solani with improved Trichoderma harzianum strains in tomatoes cropped under glasshouse and commercial conditions. IOBC WPRS Bulletin 43: 95 – 98. Montealegre J, Valderrama L, Herrera R, Besoaín X, Pérez LM. 2009b. Biocontrol capacity of wild and mutant Trichoderma harzianum (Rifai) strains on Rhizoctonia solani 618: effect of temperature and soil type during storage. Electronic Journal of Biotechnology. http://www.ejb.org/content/vol12/issue4/full/12 Montealegre J, Valderrama L, Sánchez S, Herrera R, Besoain X, Pérez LM. 2010. Biological control of Rhizoctonia solani in tomatoes with Trichoderma harzianum mutants. Electronic Journal of Biotechnology. http://www.ejb.org/content/vol11/issue2/full/6 Niemeyer HM, Pérez FJ. 1994. Potential of Hydroxamic Acids in the Control of Cereal Pests, Diseases, and Weeds en Allelopathy ACS Symposium Series 582: Cap. 19, pp 260 – 270. Ortega,X, Pérez LM. 2001. Participation of the phosphoinositide metabolism in the hypersensitive response of Citrus limon against Alternaria alternata. Biological Research 34: 43 – 50. Ortega X, Polanco R, Castañeda P, Pérez LM. 2002. Signal transduction in lemon seedlings in the hypersensitive response against Alternaria alternata: participation of calmodulin, Gprotein and protein kinases. Biological Research 35: 373 – 383. Ortega X, Velásquez JC, Pérez LM. 2005. IP3 production in the hypersensitive response of lemon seedlings against Alternaria alternata involves active protein tyrosine kinases but not a G-protein. Biological Research 38: 89 – 99. Peña R, Correa S, Campos A, Tello M, Corsini G, Polanco R. 2009. Producción de compuestos antimicrobianos por hongos del genero Trichoderma contra fitopatógenos bacterianos. Resúmenes Reunión Annual de la Sociedad Chilena de Fitopatología. [www.fitopatologiachile.cl] Pérez LM, Mettifogo S, Zaldívar M, Musalem M. 1991. Sooty moulds infecting Citrus species in Chile: identification of the associated fungi and the ability to excrete plant cell wall hydrolysing enzymes. Fitopatologia 26: 28 – 38 Pérez LM, Chiong M, Bravo R, Roco A, Castañeda P. 1993. The action of conidia, endopolygalacturonase and fragments from cell walls of Alternaria alternata on Citrus limon seedlings is suppressed by antielicitor antibodies. Fitopatologia 28: 86 – 92. Pérez LM, Pavani M, Quaas A, Roco A. 1994a. Umbelliferone and scoparone are synthesised by lemon seedlings in the hypersensitive response against Alternaria alternata, Trichoderma harzianum and other elicitors. Fitopatologia 29: 94 – 101

30

Pérez LM, Seelenfreund D, Garrido J, Roco A. 1994b Analysis of the morphology of Citrus limon seedlings inoculated with Trichoderma harzianum and Alternaria alternata. Fitopatologia 29: 202 – 206 Pérez LM, Besoain X, Reyes M, Lespinasse M, Montealegre J. 2001a. The expression of enzymes involved in biological control of tomato phytopathogens by Trichoderma depends on the phytopathogen to be controlled and on the biocontrol isolate. IOBC WPRS Bulletin 24: 353 – 356. Pérez LM, Gajardo A, Silva P. 2001b. Expression of chitinases and -1,3-glucanases in tomato seedlings inoculated with Fusarium solani and/or bioantagonists. Abstracts MPMI Symposium, Madison, Wisconsin, USA Pérez LM, Besoaín X, Reyes M, Pardo G, Montealegre J. 2002. The expression of extracellular fungal cell wall hydrolytic enzymes in differentTrichoderma harzianum isolates correlates with their ability to control Pyrenochaeta lycopersici”. Biological Research 35: 401 – 410. Pérez LM, Morales MP. 2003. Obtención de mutantes de Trichoderma harzianum Th650 con capacidad antagónica contra Fusarium oxysporum. Resúmenes Reunión Anual de la Sociedad de Fitopatología de Chile. [www.sochifit.cl] Pérez LM. 2005. Bases moleculares del control biológico de fitopatógenos. Experiencia chilena. In: Control biológico e integrado de enfermedades y nemátodos en frutales y hortalizas. ISBN Serie Digital Ciencias Agronómicas Nº1. (956-19-0493-4. ISBN Libro 956-19-0483-7. Pérez LM, Polanco R, Ríos JC, Montealegre J, Valderrama L, Herrera R, Besoaín X. 2007. The increase in endochitinases and -1,3-glucanases in the mutant Th650-NG7 of the Trichoderma harzianum Th650, improves the biocontrol activity on Rhizoctonia solani infecting tomato. IOBC WPRS Bulletin 30: 129 – 133. Quaas A, Pavani M, Fanta N, Salazar I, Pérez LM. 1988. Biochemical response of Citrus seedlings to infection by fungi from fumagine. Abstracts Braunschweig Symposium on Applied Plant Molecular Biology en Simposio "Molecular events of host-bacteria and host - fungus interactions", Braunschweig. Alemania Federal. Quaas A, Chiong M, Roco A, Bravo R, Seelenfreund D, Pérez LM. 1993. Antibodies against fungal conidia and antibiotics inhibit phenylalanine ammonia-lyase activation in Citrus. Journal of Plant Physiology 141: 393 – 397. Roco A, Castañeda P, Pérez LM. 1993. Oligosaccharides released by pectinase treatment of Citrus limon seedlings are elicitors of the plant response. Phytochemistry 33: 1301 – 1306. Roco A, Pérez LM. 2001. In vitro biocontrol activity of Trichoderma harzianum on Alternaria alternata in the presence of growth regulators. Electronic Journal of Biotechnology. http://www.ejb.org/content/vol4/ issue2/full/1 Zaldívar M, Velásquez JC, Contreras I, Pérez LM. 2001. “Trichoderma aureoviride7-121, a mutant with enhanced production of lytic enzymes: its potential use in waste cellulose degradation and/or biocontrol”. Electronic Journal of Biotechnology. http://www.ejb.org/content/vol4/issue3/full/7 Zúñiga GE, Argandoña VH, Niemeyer HM, Corcuera LJ. 1983. Hydroxamic acid content in wild and cultivated Gramineae. Phytochemistry 22: 2665 – 2668.

31

Zúñiga GE, Salgado MS, Corcuera LJ. 1985. Role of an indole alkaloid in the resistance of barley seedlings to aphids. Phytochemistry 24: 945 – 947. Zúñiga GE, Corcuera LJ. 1986. Effect of gramine in the resistance of barley seedlings to the aphid Rhopalosiphum padi. Entomologia experimentalis et applicata 40: 259 – 262.

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CONTROL BIOLÓGICO EN FRUTALES

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CONTROL BIOLÓGICO DE Botrytis cinerea EN ESPECIES FRUTALES EN CHILE Biological control of Botrytis cinerea in fruit crops in chile Bernardo A. Latorre G. Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal, Pontificia Universidad Católica de Chile E-mail: [email protected]

Resumen El control biológico se reconoce como una alternativa de control, amigable con el ambiente, la salud humana y animal, útil para el manejo de las enfermedades producidas por B. cinerea en especies frutales. Existen numerosos microorganismos posibles de emplear con estos propósitos. No obstante, Bacillus spp. y Trichoderma spp. son los principales agentes antagónicos de B. cinerea actualmente utilizados en Chile. La acción antagónica de estos microorganismos se ha evaluado, tanto en Chile como en otros lugares, obteniéndose resultados consistentes bajo condiciones de laboratorio, invernadero y de campo. Sin embargo, la agresividad de B. cinerea en uva de mesa y otros frutales, que a menudo conduce al desarrollo de severas epifitias en muy breve tiempo, ha limitado su uso. Bajo estas circunstancias, el grado control obtenido con agentes antagónicos suele ser insuficiente para responder a las exigencias del mercado internacional (ej., prevalencia