Bacterias protectoras de las plantas
Las bacterias son microorganismos ampliamente difundidos en la naturaleza y están presentes prácticamente en todos los hábitats terrestres y marinos, en donde cumplen diferentes funciones. Dentro de este grupo, una gran parte de las especies pertenecientes al género Bacillus tiene múltiples aplicaciones en diferentes campos, al punto que este 2023 la Asociación de Microbiología General y Aplicada nombró a un miembro de este género, Bacillus subtilis, como “el microorganismo del año”, al considerarlo como un elemento indispensable para la industria.
Este microorganismo es utilizado para producción de enzimas involucradas en la fabricación de cerveza y detergentes, como probiótico para el ganado, para la producción de antibióticos y vitaminas e, incluso, para curar grietas de hormigón en la industria de la construcción. Otra de las aplicaciones con mayor relevancia es en la agricultura, donde Bacillus subtilis y otras especies del mismo género se usan como alternativa a los pesticidas de síntesis química para proteger a los cultivos contra el ataque de insectos plaga, agentes causales de enfermedades (hongos y bacterias) y parásitos como los nemátodos fitopatógenos. Por esta razón, este tipo de bacterias son consideradas excelentes aliadas de los agricultores, al proteger a los cultivos de elementos nocivos.
Dentro de las diferentes amenazas para una amplia gama de cultivos de importancia económica en todo el mundo, la de los nemátodos fitopatógenos es una de las más importantes. Se trata de gusanos muy pequeños que se alimentan de las raíces de las plantas y son considerados enemigos silenciosos, al permanecer ocultos en el interior de las raíces o en el suelo, dificultando una detección temprana de su presencia y, por ende, de la toma de acciones efectivas para su contención.
Diferentes especies del género Bacillus han desarrollado la capacidad de producir una serie de compuestos que resultan tóxicos para los nemátodos fitopatógenos, limitando su desarrollo. Los compuestos producidos por las especies B. subtilis, B. amyloliquefasciens y B. pumilus son los que más se han caracterizado y aplicado en la agricultura para el control de nemátodos. Sin embargo, la diversidad del género Bacillus es grande y existen otras especies de este género que también tienen un alto potencial para proteger a las plantas de los nemátodos fitopatógenos. Es el caso de Bacillus paralicheniformis, bacteria que fue aislada por el equipo de trabajo del Laboratorio de Biotecnología Industrial del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) a partir de suelo rizosférico de plantas nativas del desierto de Sonora.
Esta bacteria ha demostrado tener una capacidad superior a la de otros Bacillus para defender a las plantas del ataque de nemátodos, pero al tratarse de una especie relativamente nueva, la información acerca de los compuestos que pudieran ser responsables de dicha capacidad es escasa.
En ese sentido, y como parte una tesis de doctorado, se desarrollaron una serie de experimentos con el propósito de establecer las características químicas de los compuestos producidos por B. paralicheniformis que son responsables de la capacidad de control de nemátodos fitopatógenos (actividad nematicida) y además se hizo un estudio comparativo con las moléculas producidas por la bacteria B. subtilis, una de las más estudiadas a nivel mundial.Los resultados mostraron que B. paralicheniformis tiene una capacidad superior en el control de nemátodos debido a que produce una mayor diversidad de moléculas bioactivas en comparación a las producidas por B. subtilis.
Dentro de los compuestos con actividad nematicida producidos por B. paralicheniformis se encontraron moléculas pertenecientes a las familias de las surfactinas, liquenisinas y fengicinas, mientras que B. subtilis produce principalmente moléculas nematicidas pertenecientes sólo a la familia las surfactinas. También, una abundancia más alta de moléculas bioactivas abre la posibilidad de una mayor cantidad de interacciones sinérgicas, potenciando el efecto nematicida de B. paralicheniformis. Además, durante este estudio se demostró que las fengicinas tienen una actividad nematicida más potente que la de las liquenisinas y surfactinas, posiblemente por tener una mayor afinidad con la membrana celular de los nemátodos, que es el lugar sobre el que actúan este tipo de compuestos.
Los resultados de esta investigación se encuentran publicados en el artículo denominado: “Nematicidal lipopeptides from Bacillus paralicheniformis and Bacillus subtilis: a comparative study”, publicado por la revista Applied Microbiology and Biotechnology, una de las de mayor impacto del área (cuartil 1 dentro del área de biotecnología y microbiología aplicada, además de que ocupa el puesto 29 de relevancia a nivel mundial). Cabe resaltar que la información publicada ha sido de gran interés para la comunidad científica mundial especializada en el área, posicionándose como el cuarto lugar de los artículos más leídos y con mayor impacto de dicha revista en lo que va de este año, de acuerdo con las estadísticas del Observatory of International Research (https://ooir.org/index.php), que tiene como objetivo transmitir las tendencias más relevantes de investigación (basadas en altmetrics) y clasificaciones de revistas, ambos con una perspectiva multidisciplinaria.
Esta información fue el primer producto de la tesis doctoral de la estudiante Estefany T. Chavarría Quicaño, bajo la dirección del profesor investigador del CIAD Ali Asaff Torres.
Colaboración de Ali Asaff Torres, investigador del CIAD, y Estefany T. Chavarría Quicaño, alumna del doctorado en ciencias del CIAD.
