Ensenada, Baja California.- Las consecuencias para el medio ambiente y la salud humana por el uso de plaguicidas en la agricultura han generado una tendencia hacia la búsqueda y aplicación de nuevas estrategias que combatan las plagas de insectos en cultivos, sin utilizar pesticidas químicos.

Bacterias, virus y hongos se han usado para establecer controles biológicos en cultivos, tal es el caso del hongo Metarhizium anisopliae, el cual ha demostrado ser efectivo en el control de plagas de insectos como palomilla dorso de diamante (Plutella xylostella) y gallina ciega (Phyllophaga spp.)

Cuando entra en contacto con una de las 300 especies de insectos hospederos, Metarhizium anisopliae, que en los campos de cultivo se suministra en forma de espora, genera una hifa infectiva, un tubo que por presión mecánica y degradación enzimática rompe la cutícula del insecto y penetra hasta llegar a la hemolinfa, equivalente al torrente sanguíneo en humanos.

En la hemolinfa, el hongo encuentra los nutrientes necesarios para continuar desarrollándose y emerge nuevamente por la cutícula del insecto, hasta envolverlo por completo por medio del micelio, similar a una estola blanca, para después generar esporas color verde olivo.

Aunque sus ventajas para el biocontrol en cultivos ya han sido demostradas, los mecanismos biológicos bajo los que Metarhizium anisopliae opera no son conocidos a detalle, por lo que especialistas del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) desarrollan estudios orientados a potenciar las aplicaciones del hongo.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, la doctora Olga Alicia Callejas Negrete, técnica del Departamento de Microbiología del CICESE, apuntó que Metarhizium anisopliae se produce de forma masiva en el estado de Guanajuato, con fines de uso en los cultivares.

“Ya se produce de manera masiva pero se está estudiando para ver la forma de hacerlo más eficiente a la hora de matar al insecto, que en lugar de que dure siete días el proceso, se reduzca el tiempo y sea más efectivo”.

Balance biológico

La aplicación de Metarhizium anisopliae en campos de cultivo tiene por finalidad establecer un control biológico, es decir, mantener un balance entre los organismos para que los insectos no se conviertan en plagas.

La doctora Callejas Negrete explicó que regularmente el hongo se utiliza en forma integral, combinado con otras formas de control efectivas y menos contaminantes, como trampas y rotación de cultivos, y así se limita la aplicación de los insecticidas químicos que son compuestos altamente perjudiciales para la salud humana y los ecosistemas.

“Cuando hay una población alta de insectos estos se vuelven plaga, el hongo entra en acción eliminándolos y así disminuyendo la población. Si la población del insecto disminuye, ya no hay suficientes nutrientes para el hongo, limitando su desarrollo, con esto se mantiene el balance ecológico para que no cause problemas en el ambiente por introducir organismos biocontroladores a la naturaleza”, expuso.

La condición óptima en la aplicación de Metarhizium anisopliaecomo biocontrolador es usarlo como una medida preventiva que evite la generación de plagas, pues una vez que el insecto plaga ha invadido el cultivo, el hongo se demora entre cinco y siete días en causarle la muerte.

“Si se limita la población del insecto de manera preventiva con el uso de biocontroladores como M. anisopliae, evitaría que el insecto se vuelva plaga, manteniendo así el balance poblacional. Cuando ya está el problema, entonces se utilizan los insecticidas químicos que dan muerte a la plaga rápidamente evitando tener pérdidas de los cultivos. Si en esta etapa se utilizaran biocontroladores, el tiempo que tarda en dar muerte al insecto es largo, lo que daría la oportunidad a que el insecto se reproduzca nuevamente”.

Doble función

Además de su efectividad para el control de insectos plaga, Metarhizium anisopliae ha sido identificado como un organismo que aporta positivamente en el crecimiento de las plantas, aunado a que no ataca insectos benéficos para los cultivos, como las abejas o mariposas.

En la interacción hongo-insectos y hongo-plantas, el hongo puede enfrentarse a diferentes tipos de barreras y compuestos tóxicos generados por los insectos y plantas como mecanismo de defensa, obligándolo a desencadenar ciertos eventos de diferenciación y transporte de organelos que permitan llegar a un equilibrio.

Sin embargo, hasta ahora no han sido determinados los factores específicos que rigen el comportamiento del hongo.

Con el objetivo de generar estos conocimientos, la doctora Olga Callejas Negrete lidera un proyecto de investigación financiado con recursos del fondo de Investigación Básica SEP-Conacyt.

La doctora Rosa Reyna Mouriño Pérez, investigadora del Departamento de Microbiología del CICESE y colaboradora en el proyecto, mencionó que la investigación se centra en comprender el funcionamiento del citoesqueleto celular del hongo Metarhizium anisopliae.

“Lo que se pretende con este trabajo es precisamente entender cómo aspectos del citoesqueleto microtúbulo ayudan a este hongo para crecer de la manera que crece y poder penetrar la cutícula de los insectos que es muy dura y muy difícil de penetrar, pero el hongo puede introducirse al insecto, infectarlo y matarlo”, precisó la investigadora.

Plutella xylostella infectado con M. anisopliae, siete días postinoculación.Observó que desde el Departamento de Microbiología del CICESE se han desarrollado estudios similares en otras especies de hongos que son utilizados como organismos modelo, pero no tienen un impacto ecológico de la relevancia de Metarhizium anisopliae.

La identificación de los mecanismos detrás del funcionamiento del hongo dará pauta para manipulaciones genéticas que lo mejoren y hagan su labor más eficiente.

Citoesqueleto celular

A diferencia de otros organismos, los hongos crecen de forma polarizada, lo que quiere decir que sus células crecen desde un solo punto y se van extendiendo en forma tubular para después ramificarse y formar nuevos tubos que se interconectan y forman el micelio.

La doctora Mouriño Pérez subrayó que en este proceso, el citoesqueleto celular es de especial relevancia, puesto que ayuda en el transporte de todos los componentes que el hongo requiere para crecer.

“Lleva enzimas, lleva sustrato, que son fundamentales para que el hongo pueda elongarse de esta manera y se mantenga saludable. Una célula sin un citoesqueleto saludable no puede crecer adecuadamente”.

Como parte de la investigación, las especialistas del CICESE observarán el papel que juega el citoesqueleto en la efectividad del hongo Metarhizium anisopliae, tanto para matar insectos plaga como para favorecer el crecimiento de las plantas.

Un hongo con potencial

Hasta ahora el hongo Metarhizium anisopliae no está disponible comercialmente y solo se utiliza en campos de cultivo del estado de Guanajuato, donde científicos cuentan con la autorización para el desarrollo de pruebas experimentales que comprueben los beneficios del hongo.

No obstante, la doctora Rosa Reyna Mouriño Pérez considera que el hongo tiene el potencial de ser aplicado en otras regiones de México, como el estado de Baja California, lo cual deberá estar respaldado por una serie de estudios que eviten que su uso tenga un impacto negativo en la ecología.

“Así como tenemos que ver que sea muy bueno controlando el organismo que queremos y beneficiando a las plantas, se tiene que ver que no tenga impactos nocivos en la ecología porque si se libera un hongo, puede ser que para otras plantas o para otros aspectos sea perjudicial; antes de tener esa valoración no se puede difundir masivamente su uso y yo creo que podrían incluirse pruebas preliminares en cultivos locales para que también se vea su potencial”, advirtió.

Los resultados que el uso de Metarhizium anisopliae ha ofrecido en campos de cultivo, lo dotan de un potencial y altas expectativas para que en un futuro se diversifiquen sus aplicaciones a través del conocimiento detallado de sus mecanismos biológicos.

Conacyt