Caracterización de cepas bacterianas silvestres con actividad fungicida como potenciales agentes para el control biológico del hongo fitopatógeno Botrytis cinerea

Abstract

El mercado de la uva de mesa en Chile es una importante fuente de ingreso económico, siendo nuestro país catalogado como líder exportador de esta fruta. Sin embargo, el principal problema de índole fitopatológico que afecta la uva de mesa son las infecciones producidas por el hongo Botrytis cinerea, que se caracterizan por generar pudriciones o atizonamientos de las partes florales, brotes y bayas, causando importantes pérdidas económicas. Su control incluye un manejo integrado del cultivo, además de un tratamiento químico preventivo mediante el uso de fungicidas. No obstante, aunque se realicen todas estas prácticas el control total no resulta satisfactorio, debido al aumento de cepas fúngicas resistentes a la acción de los fungicidas. Frente a esta problemática, se han estudiado otras formas de control dentro de las que se incluye la utilización de microorganismos capaces de impedir la infección de B. cinerea sobre cultivos susceptibles, entre los cuales podemos destacar el biocontrolador comercial Serenade, que posee como ingrediente activo la cepa bacteriana Bacillus subtilis QST 713. El objetivo principal de esta tesis fue caracterizar cepas bacterianas silvestres con actividad antifúngica y determinar la capacidad protectora de las bacterias contra el ataque del hongo sobre el vegetal. Se seleccionaron cepas bacterianas silvestres que al ser caracterizadas a nivel filogenético, bioquímico y ultraestructural, fueron clasificadas en el género Bacillus y en las especies B. subtilis y B. pumilus. Luego de evaluar su capacidad antifúngica mediante bioensayos in vitro e in vivo, se seleccionaron las cepas B. subtilis NB y B. pumilus G2, las que fueron capaces de proteger al tejido vegetal de forma más eficiente que el producto comercial Serenade. Posteriormente, se realizó extracción orgánica de las moléculas secretadas por estas bacterias, determinándose preliminarmente su naturaleza y estructura química, utilizando las técnicas TLC, IR, HPLC, LC-MS/MS y GC-MS. Finalmente, con el uso de estas metodologías se pudo demostrar que B. subtilis NB y B. pumilus G2 secretan enzimas que degradan la pared celular fúngica, dipéptidos cíclicos ciclo-(Pro-Leu) y ciclo- (Pro-Phe) y lipopéptidos cíclicos (iturinas, fengicinas y surfactinas). Estas bacterias poseen un gran potencial para controlar infecciones producidas por B. cinerea en las variedades de uva de mesa afectadas por este hongo. Sin embargo, se requieren estudios posteriores que permitan confirmar y ampliar los resultados de esta tesis, antes que se pueda desarrollar un producto comercial

Chile is a leading exporter of table grapes, and this market is an important source of income for the country. However, infection with the fungus Botrytis cinerea, characterized by the rotting of grape flowers, buds, and berries, causes important economic losses. Fungus control includes integrated crop management and preventive chemical fungicide treatments. Despite these practices, overall control is unsatisfactory as fungal strains become increasingly resistant to fungicides. Alternative control methods have been studied, including the use of microorganisms capable of preventing B. cinerea infection on susceptible cultivars. Among these is the commercial biocontrol Serenade, which contains the Bacillus subtilis QST 713 bacterial strain as the main active ingredient. The main objectives of this thesis were to characterize wild bacterial strains with antifungal activity and determine the protective ability of these strains for table grape vines challenged by B. cinerea. Wild bacterial strains were characterized at the phylogenetic, biochemical, and ultrastructural levels and classified in the genus Bacillus and species B. subtilis and B. pumilus. After evaluating antifungal capacities through in vitro and in vivo bioassays, the B. subtilis NB and B. pumilus G2 strains were selected. These strains were able to more efficiently protect plant tissue than the commercial product Serenade. Subsequently, the molecules secreted by these bacteria were organically extracted, and their chemical structures and natures were determined using the techniques TLC, IR, HPLC, LC-MS/MS, and GC-MS. These methodologies revealed that B. subtilis NB and B. pumilus G2 secreted enzymes that degraded the fungal cell wall, the cyclic dipeptides cyclo-(Pro-Leu) and cyclo-(Pro-Phe), and cyclic lipopeptides (iturins, fengycins, and surfactins). These bacteria show promising potential in controlling B. cinerea infections among affected Chilean table grape species. However, further studies are required to expand upon the present results before a product can be developed for commercial use