BACTERIAS PROTECTORAS DE CULTIVOS AGRÍCOLAS
Por: Francisco Castillo Esparza y Damaris Desgarennes
Red de Biodiversidad y Sistemática, Instituto de Ecología A.C.
Resumen
Existen microorganismos que son benéficos para las actividades humanas, por ejemplo, las bacterias entomopatógenas, estas pueden causar enfermedades y la muerte en insectos plaga, ayudando así a manejarlos y controlarlos.
Palabras clave
Bacteria, plagas, insectos
La agricultura representa una actividad muy importante en el desarrollo económico a nivel mundial, ya que contribuye con el 80% de los alimentos que se consumen. Sin embargo, el 30% de la producción anual se ve afectada por plagas y enfermedades ocasionadas por diferentes microorganismos (hongos, bacterias, virus y nematodos) e insectos. Los insectos plaga son uno de los principales problemas en la producción de los cultivos comerciales y causan grandes pérdidas que van de miles a millones de dólares. En la actualidad para hacer frente a estas plagas, se ha utilizado el control biológico, ya que es un método de manejo de plagas amigable con el ambiente, seguro para los agricultores, los insectos benéficos y los consumidores finales.
Dentro de los diferentes tipos de microorganismos entomopatógenos (virus, bacterias, hongos, nematodos y microsporidios) las bacterias entomopatógenas son las más utilizadas y estudiadas como agentes de control biológico de insectos plaga. Estas bacterias son capaces de ingresar al insecto, evadiendo sus mecanismos de defensa para proliferar y multiplicarse, causando su enfermedad hasta llevarlos a la muerte. Entre las bacterias entomopatógenas se encuentra el grupo de los bacilos, que cuenta con los géneros bacterianos más utilizados para el manejo integrado de plagas y enfermedades de cultivos agrícolas, como son: Bacillus, Brevibacillus, Paenibacillus y Lisynibacillus. Algunas de estas bacterias cuentan con un gran potencial biotecnológico, ya que han sido utilizadas como agentes de control biológico no sólo para insectos plaga, sino también en hongos, bacterias y nematodos fitopatógenos.
Una de las especies de bacterias entomopatógenas de gran importancia es Bacillus thuringiensis (Bt), ya que ha sido utilizada como agente para el control de insectos plaga en los sectores de salud pública y la agricultura con gran éxito. Durante su ciclo de vida, Bt presenta una fase de crecimiento vegetativo, en donde las bacterias se duplican por bipartición y una fase de esporulación, donde pasan de bacteria a espora (Fig. 1). La espora es una estructura de resistencia que puede permanecer viable en diferentes ambientes por periodos muy largos (años) en ausencia de humedad y nutrientes. Cuando la espora se encuentra de nuevo en condiciones favorables puede germinar para comenzar de nuevo el crecimiento vegetativo. Durante el proceso de esporulación Bt es capaz de producir una partícula conocida como cristal, constituido por proteínas y con propiedades insecticidas. Dichas proteínas son denominadas endotoxinas y se conocen como proteínas Cry y Cyt. Adicionalmente, Bt puede producir las proteínas Vip, que son secretadas durante la fase vegetativa de crecimiento.
Figura 1. Fase de esporulación en Bacillus thuringiensis (Bt). Foto: J. Francisco Castillo Esparza.
Las proteínas insecticidas producidas por Bt (Cry, Cyt y Vip) son tóxicas para una gran variedad de insectos como lepidópteros, dípteros, coleópteros y contra algunos nemátodos y protozoos (Fig. 2, 3 y 4). Dichas proteínas sol altamente diversas, lo que puede estar relacionado con la co-evolución de Bt y las distintas especies de insectos que ataca, sugiriendo una posible distribución de las proteínas insecticidas en la naturaleza relacionada con la distribución de diferentes especies de insectos. En particular, México es un sitio atractivo para estudiar la distribución de dichas proteínas en la naturaleza, ya que tiene una variedad importante de nichos ecológicos y una gran diversidad de especies de insectos. Esto resulta de gran interés, ya que el estudio de la diversidad de las proteínas insecticidas de Bt puede ayudar al desarrollo de toxinas más útiles y formulaciones nuevas, asegurando que estos productos biológicos sean utilizados con un mayor beneficio y eficacia. En este sentido, Bt tiene un gran potencial biotecnológico y representa una alternativa sustentable para el manejo biorracional de plagas en distintos sistemas de producción agrícola.
Figura 2. Bioensayo de Bacillus thuringiensis (Bt) contra larvas del mosquito del dengue (Aedes aegipty). Foto: J. Francisco Castillo Esparza.
Figura 3. Larvas de gusano del tabaco (Manduca sexta) intoxicadas con proteínas producidas por Bacillus thuringiensis (Bt). Foto: J. Francisco Castillo Esparza.
Figura 4. Intoxicación de gallina ciega con Bacillus thuringiensis (Bt). Foto: J. Francisco Castillo Esparza.