Interacciones microbianas en un consorcio de Trichoderma virens y Bacillus velezensis con actividad biocontroladora en el patosistema Fusarium oxysporum f. sp. physali - uchuva

Abstract

Fusarium oxysporum es uno de los fitopatógenos más devastadores a nivel mundial causando marchitamientos vasculares en varias especies cultivadas. El manejo tradicional de esta enfermedad incluye el uso de variedades resistentes y fungicidas, principalmente. Sin embargo, la eficacia de estos métodos es limitada, lo cual ha generado la necesidad de desarrollar métodos de control alternativos. El control biológico con microorganismos antagonistas es un método sostenible, seguro y eficaz, pero el uso de un solo agente de control biológico (ACB) usualmente ha resultado en efectos inconsistentes. Una forma para mejorar la consistencia de biocontrol consiste en el empleo de consorcios microbianos, en estudios previos fue seleccionado un consorcio microbiano conformado por Trichoderma virens Gl006 y Bacillus velezensis Bs006 por presentar un efecto sinérgico en el control del marchitamiento vascular de la uchuva en condiciones de invernadero, con base en este contexto, el objetivo del presente trabajo fue estudiar las interacciones entre estos dos microorganismos, esta se evaluó en diferentes medios de cultivo, se midió el efecto del co-cultivo de estos dos microorganismos y de su exposición al sobrenadante de cada uno sobre la viabilidad, el crecimiento, la formación de biopelículas, la producción de enzimas degradadoras de pared celular y la actividad antagónica contra F. oxysporum f. sp. physali (Foph). En condiciones in vivo también se evaluó el efecto de la combinación de diferentes concentraciones de Bs006 en el consorcio sobre el desarrollo del marchitamiento vascular; se determinó la colonización del tejido vegetal, la sobrevivencia en el suelo, la producción de enzimas degradadoras de pared celular y la inducción de resistencia sistémica como respuesta a la aplicación combinada de los dos microorganismos al suelo. Se observó que la compatibilidad entre T. virens Gl006 y B. velezensis Bs006 es dependiente de las condiciones nutricionales del medio, dicha compatibilidad fue mayor en condiciones nutricionales cercanas a las encontradas en la rizósfera. El sobrenadante de T. virens Gl006 afectó negativamente a B. velezensis Bs006, mientras que el sobrenadante de Bs006 en concentración de 1% estimuló el crecimiento de Gl006. B. velezensis formó biopelículas sobre las hifas y los conidios de T. virens sin afectar la viabilidad del hongo. El perfil enzimático de los ACB fue dependiente del medio de cultivo, protocolo empleado y tiempo evaluado. En general, se determinó que Gl006 presentó actividad quitinasa total, β-1,3-glucanasa, β-N-acetilglucosaminidasa, quitobiosidasa y proteasa, mientras que Bs006 presentó actividad proteasa, quitobiosidasa y β-1,3-glucanasa. En consorcio se detectó la actividad de todas las enzimas mencionadas, pero no se observó un efecto aditivo. Las aplicaciones simultáneas de los ACB y de Foph al mismo sitio mostraron una eficacia sinérgica (71.5%) en el control del marchitamiento vascular y en la reducción de la población viable de Foph (63%). Sin embargo, este efecto sinérgico no se mantuvo cuando hubo una separación física entre los ACB y Foph en la rizósfera, aunque el consorcio también presentó eficacia en la reducción de la enfermedad, sugiriendo que el efecto se debió a la inducción sistémica de resistencia. Los resultados obtenidos sugieren que la eficacia del consorcio podría ser atribuida a modos de acción directos e indirectos que pueden ser complementarios.

Abstract: Fusarium oxysporum is one of the most devastating plant pathogens worldwide, causing vascular wilt in several crops. Traditional management of this disease mainly incorporates the use of resistant cultivars and fungicides. However, efficacy of these methods is limited being necessary to develop alternative control methods. Biological control is a sustainable, safe and effective alternative, but the use of a single biological control agent (BCA) usually has inconsistency results. The biocontrol performance could be enhanced using microbial consortia, in previous studies was selected a consortium of Trichoderma virens Gl006 and B. velezensis Bs006 with synergistic activity controlling vascular wilt under greenhouse. The aim of this work was to evaluate the BCA-interactions between microorganisms in consortium against vascular wilt in Cape gooseberry. Interactions were evaluated in different culture medium as the effect of co-culture, exposure to supernatants of each one of them on its viability, biofilm formation, cell wall degradation enzymes (CWDE) and antagonism against F. oxysporum f. sp. physali (Foph). The effect of combinations of different doses of Gl006 and Bs006 on development of vascular wilt was evaluated in vivo conditions. Furthermore, colonization of BCA inside the host, survival and production of CWDE in soil, and induce systemic resistance were determined. It was observed that the compatibility between T. virens Gl006 and B. velezensis Bs006 changed according to the culture medium being higher in nutritional conditions like those in the rhizosphere. Supernatant (1%) from Gl006 liquid culture negatively affected the growth of B. velezensis Bs006, while Bs006 supernatant (1%) induced the growth of Gl006. It was observed to Bs006 cells adhering to the surface of T. virens hypha and conidia without affecting its viability. The enzymatic profile of the BCA also was dependent on the culture medium. In general, it was determined that Gl006 produced β-1,3-glucanase, β-N-acetylglucosaminidase, chitobiosidase and protease, while Bs006 produced protease, chitobiosidase and β-1,3-glucanase. All the evaluated enzymes were detected in the consortium, but this did not have an additive effect. Simultaneous applications of the BCA and Foph to the soil showed a synergistic efficacy in both vascular wilt (71%) and viable population of Foph (63%) reduction. However, the synergistic effect was not maintained when there was a physical separation between BCA and Foph in the rhizosphere. Overall, the results of this study suggest that Bs006 and Gl006 are compatible in the rhizosphere and the efficacy of the consortium reducing fusarium wilt of cape gooseberry can be attributed to complementary direct and indirect modes of action