La marchitez por Fusarium en banano: 10 lecciones para manejar la enfermedad

Lección 5. Entender cómo se forman los biofilms puede ser importante para manejar la enfermedad

Algunas de las enfermedades en plantas más destructivas son el resultados de la formación de biofilms. Los biofilms o biopelículas son una forma de crecimiento microbiana que ocurre en superficies en la que los microorganismos generan una matriz donde se mezclan con diferentes tipos de sustancias (Figura 3). De esta forma, los biofilms son una forma de crecimiento común para muchos microorganismos en la naturaleza porque la estructura intensamente entretejida de estas formaciones evita la penetración de sustancias químicas potencialmente dañinas y les permiten mantenerse en ambientes que le son poco favorables.

Algunas especies de Fusarium han sido reportadas como productoras de biofilms,  como es el caso de Fusarium graminearum y Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum. Para el conocimiento del autor, no hay estudios específicos de biofilms por Foc en bananos, pero si este resultara ser un mecanismo importante durante el proceso de infección, podría ser otra forma de buscar puntos débiles que pudieran mediar en el control de la enfermedad.

Fusarium no es el único microorganismo capaz de producir biofilms. Bacterias como Bacillus son capaces de producir estas estructuras en partes de la planta para ejercer su efecto benéfico. Promover este tipo de crecimiento a través de biofilms, puede ayudar a mejorar la eficiencia de las aplicaciones de este tipo de biocontroladores.

Algunos investigadores piensan que esta es la mejor forma que tienen los microorganismos benéficos de colonizar la rizosfera con mezclas de otras bacterias competidoras.  De esta forma, es necesario proveer condiciones adecuadas para la formación de biofilms de bacterias biocontroladoras, la cual es influenciada por los siguientes factores:

• Condiciones ambientales. Las plantas de banano se ven afectadas tanto por el déficit y el exceso de agua. Así, es difícil mantener un suministro de agua adecuado de agua durante todo el ciclo, por lo que es inevitable momentos en los que el agua es un factor limitante. Estos cambios en el estatus hídrico conllevan también a cambios en la diversidad microbiana que pueden hacer que estos microorganismos no sean tan efectivos en la práctica. Una humedad adecuada y constante es fundamental para la formación de biofilms. Por ello, es recomendable el riego para mantener la humedad o en su defecto el uso de agentes humectantes que retengan humedad como el ácido g poliglutámico. La temperatura y el pH también afectan la formación del biofilm y depende de la especie.
• La formación de biofilms está influenciada por la presencia de componentes nutricionales como la fuente de carbono como la glucosa, nitrato, fósforo, calcio y magnesio, viéndose también influenciada negativamente por exceso de sales como el NaCl y el sorbitol.

De esta forma, un agente de biocontrol debe ser evaluado para tratar de darle condiciones para que pueda formar el biofilm. Los desbalances nutricionales en el suelo o el exceso de fertilizantes debido al uso excesivo durante años desfavorecen la formación de biofilm, lo cual puede hacer que disminuyan las poblaciones de microorganismos biocontroladores y la eficacia del método.

Lección 6. Las medidas de control contra Foc en banano y las actuales variedades tolerantes/resistentes no son del todo eficientes

Hasta ahora no existe un control totalmente eficiente contra esta enfermedad, aunque se han hecho esfuerzos rotando cultivos y desinfectando suelos con productos químicos. Las investigaciones con cultivares resistentes avanzan lentamente y por ahora no son de uso extendido.

El uso de plantas resistentes al patógeno es una de las medidas que pudiera ayudar a mejorar el problema.  Sin embargo, esto no parece una opción, al menos en el corto y mediano plazo. Las variedades de banano resistentes a Foc son la estrategia más eficiente para el manejo de la enfermedad. Sin embargo, los cultivares resistentes han tenido problemas con el sabor y la calidad postcosecha del fruto. Los híbridos FHIA-01, FHIA-02 y FHIA-18 son resistentes a Foc pero tiene una baja relación pulpa-piel y no son muy dulces. La variedad Cavendish Gigante es parcialmente resistente a Foc, pero su ciclo de cultivo es más largo.

La mayoría de los cultivares resistentes a Foc son producidos por cultivo convencional que puede tomar unos 15 años para ser desarrollados y probados.  Sin embargo, la ingeniería genética puede proveer resistencia a los bananos contra Foc sin afectar las propiedades del fruto. El problema con las variedades modificadas genéticamente es la preocupación por los efectos de la transgénesis en la salud humana y el ambiente. Otras tecnologías como la edición de genes por CRISPR/Cas9 está revolucionando la habilidad de introducir modificaciones genéticas en poco tiempo. Con el paso de los años veremos la efectividad de esta técnica y la aceptación de esta por parte de los consumidores y su compatibilidad con las regulaciones internacionales para el comercio de alimentos. 

Lección 7. Varios microorganismos se han reportado como biocontroladores de Foc

 El biocontrol de Foc es una herramienta dentro del Manejo Integrado de la enfermedad e implica el uso de antagonistas como agentes de biocontrol. Se deben seleccionar organismos adecuados para aplicación en campo, eficientes y fáciles de producir, formular y almacenar.

Uno de los organismos con más potencial es Bacillus spp., ya que son tolerantes al estrés ambiental por producir esporas. Al realizar pruebas con posibles antagonistas, es recomendable hacerlo en condiciones limitantes, como pH fuera del rango óptimo, etc. Esto se debe a que los antagonistas que pueden tolerar estas condiciones, suelen ser buenos biocontroladores contra Foc.

Entre los microorganismos que han presentado antagonismo contra F. oxysporum están la bacteria Pseudomonas fluorescens y el hongo Trichoderma harzianum.

También pueden aplicarse cepas no patogénicas de F. oxysporum. Se ha demostrado que es posible adicionar cepas de microorganismos no antagonistas, ya que pueden ejercer un efecto benéfico al ocupar nichos y competir por nutrientes. Así, se han probado con cepas no patogénicas de F.  oxysporum que pueden competir por nutrientes en el suelo y afectar la germinación de las clamidosporas de Foc. También pueden competir por sitios de infección en la planta y disparar reacciones de defensa en esta.

El uso de metabolitos secundarios producidos por microorganismos puede ayudar en el control de Foc. Estas sustancias tienden a formarse en cultivos en fase estacionaria de crecimiento bajo condiciones limitantes de nutrientes.

Para que estos organismos pueden controlar efectivamente a la enfermedad, estos deben colonizar la rizósfera y ocupar este nicho ecológico en el tiempo. Así, el antagonismo esta correlacionado con la humedad del suelo, la temperatura, aireación del suelo, salinidad, pH y de un suministro adecuado de nutrientes.  

Debido a la diversidad genética y geográfica de Foc, existe mucha diversidad en cuanto a las características del patógeno. Por ello, este factor se debe tomar en cuenta al estudiar la capacidad de biocontrol de los microorganismos y probarlos contra varias cepas del patógeno.

Lección 8. Para un biocontrol eficiente, hay que proteger a los microorganismos

La eficacia de los agentes de biocontrol depende de su capacidad de colonizar las raíces de la planta y la rizósfera y de producir sustancias que inhiban al patógeno. La colonización por los agentes de biocontrol es obstaculizada por la depredación y fagocitosis por protozoarios del suelo, inhibición por los exudados de otros microorganismos o las mismas raíces y la competencia por nichos y nutrientes. 

Todo esto puede reducir la población del biocontrolador rápidamente. Por estas razones, es muy importante ayudar a los agentes de biocontrol aplicando dosis de refuerzo. Para evitar esto se ha propuesto inocular a los microorganismos directamente en las hojas y tallos a través de inyecciones por goteo y permitir que se esparzan de célula a célula.

La heterogeneidad espacial del suelo puede ayudar a resolver el problema de la depredación de los microorganismos biocontroladores. Se ha reportado que algunas estructuras del suelo como los agregados, pueden ayudar a la sobrevivencia de bacterias ya que se hacen inaccesible a los protozoarios. Estos agregados son partículas del suelo que se mantienen unidas por la humedad, la materia orgánica, sustancias secretadas por los microorganismos, entre otros factores. 

Los agregados le dan a los microorganismos un microambiente protector con recursos para su subsistencia. De esta forma, las formulaciones de aplicación apropiadas (adicionando agentes protectores, estimulantes, encapsulantes, etc.)  pueden ayudar a promover la formación de estos agregados y favorecer la actuación de los biocontroladores en el suelo.

El exudado de plantas y microorganismos nativos del suelo pueden afectar a los biocontroladores aplicados, impidiendo la colonización de las plantas. Para evitar esto se sugiere aislar microorganismos endófitos con alto potencial a partir de plantas sanas. Esta práctica tiene la gran ventaja de que estos microorganismos puede colonizar los tejidos vegetales y producir sustancias antimicrobianas.

Lección 9. La presencia de nematodos y malezas complica la enfermedad causada por Foc

Se debe realizar un control integral de nemátodos en el suelo, ya que se sabe que su presencia aumenta la sensibilidad del banano a Foc, incluso en variedades tolerantes. Una de las causas por las que Foc y los nemátodos causan tanto daño es por la pérdida de biodiversidad del suelo. Por esta razón, se recomienda controlar ambos patógenos de forma conjunta.

Aunque se conoce poco sobre la epidemiología de Foc en malezas y su transfección a banano, el manejo de malezas parece ser una práctica lógica para controlar al patógeno.

Lección 10. La pérdida de biodiversidad en el suelo favorece la enfermedad

Ya se había mencionado que uno de los principales problemas en las plantaciones de banano atacadas por Foc es la disminución de la biodiversidad microbiana del suelo. De esta forma, la pérdida de especies que son clave en el ecosistema edáfico afecta en gran medida el equilibrio ecológico, favoreciendo condiciones para el ataque de Foc. 

El crecimiento de plantas de banano está muy relacionado con la diversidad presente en la rizósfera. Cuando las plantas tienen un suministro adecuado de nutrientes esta produce exudados radicales que promueven el crecimiento de microorganismos rizosféricos, lo cual promueve el aumento de la biodiversidad. Así, plantas nutricionalmente aptas, alto contenido de materia orgánica y la inoculación de microorganismos benéficos, redundarán en un mejor manejo de Foc en banano.