Evaluación de bacilos aerobios formadores de endosporas (bafes) para el control biológico de Rhizoctonia solani Kuhn en el cultivo de papa criolla (solanum tuberosum Grupo Phureja)

Abstract

Rhizoctonia solani es un hongo fitopatógeno que produce la enfermedad de la Rizoctoniasis en cultivos de papa (Solanun tuberosum) a nivel mundial causando reducción en el rendimiento y la producción entre el 10% y el 26% Los mecanismos de control que se utilizan en la actualidad no permiten un control efectivo de la enfermedad, demandan altos costos y generan problemas medioambientales que estimulan a la búsqueda de estrategias alternativas y/o adicionales como el uso de bacilos formadores de endosporas (BAFES) antagonistas. En el presente estudio se evaluaron 64 BAFES provenientes de suelo rizosférico de plantas de papa criolla (Solanum tuberosum Grupo Phureja) en floración con manejos agrícolas contrastantes (tradicional y orgánico) y se caracterizaron fenotípicamente en términos de su capacidad antagonista in vitro frente a cinco (5) hongos fitopatógenos, dos (2) cepas de Fusarium sp. y tres (3) cepas de Rhizoctonia solani y dos (2) fitopatógenos bacterianos (Burkholderia glumae y Pectobacterium carotovora). 12 cepas con alto potencial biocontrolador in vitro fueron seleccionadas para dilucidar sus posibles mecanismos de acción a través de pruebas in vitro diseñadas para evaluar la producción de metabolitos secundarios de tipo lipopeptídico y compuestos volátiles, encontrando inhibición del crecimiento micelial de R. solani por encima del 85% por efecto de estos mecanismos. La identificación molecular de los aislamientos por amplificación de la región del gen 16S demostró que el 100% corresponden a especies del genero Bacillus sp. Por otra parte, la inoculación de las suspensiones bacterianas en tubérculos semillas de papa criolla (Solanum tuberosum Grupo Phureja) bajo condiciones de invernadero permitió evidenciar disminución en la severidad de la enfermedad en raíces entre un 50 y 80%. Se destaca la cepa 4P-03 por su consistencia en los ensayos in vitro e in vivo. La caracterización de metabolitos secundarios mostró la presencia de lipopéptidos tipo fengicinas y surfactinas, estos metabolitos fueron extraídos y purificados del sobrenadante por medio de precipitación ácida y cromatografía liquida de alta eficiencia (HPLC-RP) y analizados y confirmados por espectrometría de masas lo que sugiere un posible modo de acción que explicaría la alta actividad biopesticida de la cepa 4P-03.

Abstract. Rhizoctonia solani is a worldwide plant pathogenic fungus that cause black scurf and stem canker on potato crops (Solanum tuberosum) reducing yield between 30 and 50%. Actual cropping practices are not effective; demands high costs and create environmental problems that force us to look for sustainable alternatives as the use of aerobic endospore-forming bacteria strains with antagonistic activity. In this study, we evaluated sixty-four aerobic endospore-forming bacteria strains isolated from rizhospheric soil of flowering potato plants (Solanum tuberosum Group: Phureja) with different cropping practices (chemical based management and organic management), all strains were phenotypically characterized by dual culture agar assays in vitro, in terms of their capacity to control five phytopathogenic fungi (two Fusarium sp. and three Rhizoctonia solani) and two bacterial phytopathogens (Burkholderia glumae and Pectobacterium carotovora). Twelve strains with the highest potential as biological control agents were selected for further analysis related to possible mechanisms through in vitro assays design to evaluate secondary metabolite compounds of lipopeptide type and volatile compound production resulting in growth inhibition of R. solani up to 85%. Molecular identification by sequencing 16S gene of all twelve strains shows that 100% were Bacillus spp. On the other hand, inoculation of bacterial suspension on potato seed-tubers under greenhouse conditions showed decrease in severity of the roots disease between 50 and 80%. The strain 4P-03 showed consistency in all in vitro e in vivo assays. A further characterization of the secondary metabolites showed the presence of lipopeptide metabolites (surfactin and fengicins) extracted and isolated from supernatant culture by acid precipitation and high-performance liquid chromatography (HPLC-RP) and analyzed and identified by mass spectrum, suggesting a possible mode of action to explain its higher biopesticide activity.