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CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS
AVANZADOS
UNIDAD IRAPUATO I.P.N.
BIOQUÍMICA ECOLÓGICA
Víctor Olalde Portugal
Agua
Nutrientes
- Abióticos
Temperatura
pH
Factores que
alteran la salud
Plantas
- Bióticos
Animales
Microorganismos
Prácticas agronómicas afectan a la microbiota del suelo
Labores al suelo
Pesticidas
Riego
Fertilización
Actividades microbianas
Descomposición de residuos orgánicos
Formación de humus
Mejoramiento de condiciones físicas
Solubilizadores de nutrientes
Mejoran la absorción de agua y nutrientes
Fijación de N2
Optimizadores del transporte de nutrientes y
otras funcione estimuladoras (Micorriza)
Control biológico
Importancia de la microbiota del suelo en la incidencia de enfermedad
Fusarium sp
Suelo no estéril
Suelo estéril
100
75
50
25
0
0
25
50
75
100
Menor incidencia
5%
Mayor incidencia
70 %
Bio-Inoculante
La aplicación de microorganismos promueve la salud de
las plantas
Nutrición
Fisiología
Sanidad de las plantas
(Bashan & Holguin, 1997; Sullivan, 2001)
Bio-inoculantes
Biofertilizantes
Bioestimulantes
Biopesticidas
MZ
comercial
Fertilizer
Productos Microbianos
Bacterias Biofertilizates:
Azospirillum
Azotobacter
Fosfobacterias
Bacillus subtilis
Rhizobium
Hongos Biofertilizantes:
Endomicorrízicos
B
C
A
D
F
E
Bacterias Bio pesticidas:
Hongos Biopesticidas:
Bacillus subtilis para diferentes hongos patógenos
Trichoderma
Bacillus subtilis para bacterias patógenas
Metarhizum
Bacillus thuringiensis
Paecilomyces
Burkholderia
Verticillium
Pseudomonas
Beauveria
RAÍZ
ACUMULACIÓN
DE
RESERVAS
ANCLAJE AL SUELO
SISTEMA
DE
COMUNICACIÓN
ABSORCIÓN DE AGUA
ABSORCIÓN
DE
NUTRIENTES
CREACIÓN DE SUELO
SOPORTE DE LA VIDA MICROBIANA
FOTOSINTATOS
AGUA Y MINERALES
20-30% Fotosintatos
MICORRIZA
MUTUALISMO ENTRE LAS RAÍCES DE PLANTAS
Y HONGOS MICORRÍZICOS
Clasificación
taxonómica
de
Glomeromycota
(Dirk Redecker & Arthur Schüßler &
Herbert Stockinger & Sidney L.
Stürmer & Joseph B. Morton
&Christopher Walker, 2013)
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
INCREMENTO EN LA SUPERFICIE DE ABSORCIÓN
- Aumento en la raíz
-Extensión de hifas de hongo micorrízico
Agua
- Hojas más turgentes
-20-200% más eficientes en el uso del agua.
- Más tolerancia al agobio hídrico.
-Mayor control de la apertura estomática
MEJOR CONTROL DE ENFERMEDADES DE LA RAÍZ
Nutrientes
-Mejora la incorporación de nutrientes:
P, N, Ca, Zn, Cu, Mg, Mo
Solo fertilizada
Con micorriza
- Reduce la necesidad de aplicar tanto fertilizante.
BENEFICIOS EN LA PARTE AÉREA
FISIOLÓGICOS
- Incremento en el espesor del tejido fotosintético.
- Mejora la asimilación de CO2.
- Incremento en la liberación de O2
- Mayor tolerancia a la temperatura por lo tanto menor
foto-respiración.
- Hojas más turgentes.
-Mejor control de la apertura estomática.
Planta más productiva y más tolerante a la sequía
BENEFICIOS EN LA PRODUCCIÓN
EN GRANOS
- Incremento en el tamaño de grano.
- Mejor peso hectolítrico.
- Incremento en rendimientos.
FRUTAS Y HORTALIZAS
- Mejora la vida de anaquel
- Incremento en la firmeza
- Colores más intensos.
- Mejora los rendimientos
FLORES
- Mejora la vida de anaquel
- Colores más intensos
- Tamaños homogéneos
Número
Spot
Descript
or
Matc
h
pI
(Exp)
MM
(Exp)
N0 accesión
Nombre
Probable
Superóxido dismutasa
Glutatión
S-transferasa
Ascorbato peroxidasa
Estrés oxidativo
1
A3
32
6.15
0
16.20
Sb01g035350
.1
2
36
91
6.15
24.29
Sb01g005990
3
37
136
4
A22
159
5.71
6.65
3
27.78
32.13
9
Sb06g017080
Sb01g038760
.1
Ascorbato peroxidasa
Síntesis, plegamiento y degradación de proteínas
4
pH
7
4
pH
7
5
40
366
6.49
74.09
Sb06g021850
6
A5
43
6.31
6
17.06
8
Sb04g035130
.1
7
A14
90
8
A15
92
6.42
3
5.84
3
24.47
6
24.50
3
Sb02g029260
.1
Sb02g029260
.1
35.99
9
Sb03g028060
.1
Aldo/ceto reductasa
Sb01g003330
.1
Chalcona isomerasa
Sb04g001720
.1
Proteínas choque frío
domain
Sb03g008950
Proteína hipotética
kDa
160
80
50
40
30
25
Dominio de unión a RNA
Probable
20 kDa proteínas de
choque térmico
20 S Proteosoma
subunidad beta
20 S Proteosoma
subunidad beta
Energía
9
A23
192
6.35
2
Metabolismo
20
10
A16
115
5.10
15
24.88
8
Transcripción
Plantas estresadas sin
micorriza
Plantas estresadas con
micorriza
500 “Spots” detectados
14 Proteínas aumentaron
11
A12
86
6.28
9
23.93
5
No caracterizadas
12
22
55
13
A17
120
14
A10
76
4.71
4.86
3
4.68
5
19.13
25.62
4
21.84
5
No identificada
No identificada
Efecto de la inoculación con hongos micorrícicos arbusculares
sobre el rendimiento de plantas de trigo
consorcio*
Kg/ha
0
Fertilización
Riegos
Rendimiento
Kg
Infección
%
211-69-00
4
5,735
33
1.5
211-34.5-00
3
5,546
20
3
211-34.5-00
3
5,614
8
5
211-34.5-00
3
5,771
7
* 2000 esporas/100 g suelo
(Olalde-Portugal y col., 2000)
PLANTAS DE CHILE
CON
PHYTOPHTHORA CAPSICI
SIN MICORRIZA CON MICORRIZA
(Alejo-Iturvide y col. 2007)
Mecanismos de control de enfermedades
asociados a la micorriza
 Competencia por fotosintatos del hospedero
 Competencia por sitios de infección
 Incremento en el nivel nutricional del hospedero
 Compensación de daño de la raíz
 Cambios morfológicos y fisiológicos de la raíz del hospedero
 Cambios en la comunidad de la micorrizósfera
 Antibióticos
 Activación de mecanismos de defensa
Factores que tomar en cuenta en el
uso de hongos micorrícicos
Contenido de P en suelo
Aplicación de urea
Calidad del producto
Cepa (s) del inóculo
Fungicidas
Genotipo de planta
22 ppm de P
28.7 µmol CO2 m-2s-1
4.04 X10-3 mmol CO2/mmol
USO EFICIENTE DE AGUA
80% colonización
71 % arbúsculos
80 ppm de P
17.3 µmol CO2 m-2s-1
2.04 X10-3 mmol CO2/mmol
USO EFICIENTE DE AGUA
53% colonización
0 % arbúsculos
Efecto de diferentes dosis de urea sobre maíz con micorriza
Tratamiento
Peso seco follaje (g)
% Arbúsculos
Consorcio
2.50
80
Consorcio 25 U
2.54
43
Consorcio 50 U
2.28
33
Consorcio 75 U
2.12
20
Consorcio 100 U
1.79
0
Consorcio de varias especies de HMA
Efecto de la cepa del Hongo Micorrízico
Glomus intraradices
Consorcio
Fertilizante
Tasa fotosintética
µmol CO2 m-2s-1
Peso seco follaje (g)
Fósforo ppm
21.3
2.9
0.45
29.8
6.3
1.03
17.1
1.7
0.29
SEMILLA
CHAROLAS
FERTILIZANTE
AL TRASPLANTE
COMPOSTAS
RIEGOS POR GOTEO
- Mejoran
la estructura de la raíz.
- Incrementan la nutrición de nitrógeno.
- Mejoran el desarrollo de la planta.
- Reducen la aplicación de fertilizante nitrogenado.
FOSFOBACTERIAS
Mejoran la solubilidad del fósforo del suelo
lo hacen disponible
Tri-cálcico
Al
Fe
En suelos con pH entre 6-7 el cultivo toma 15% si se aplica al
voleo y 30% en banda.
En suelos ácidos o alcalinos el 5% al voleo y 15% en banda.
CONSIDERACIONES:
- La fertilización con N
- Niveles de fósforo
- Algunos micronutrientes.
- Planta con la que se asocian.
- Humedad del suelo.
- CONOCIMIENTO DE LA CEPA
Si el suelo es deficiente en Mo, Zn, Fe será necesario aplicarlos.
Bacillus subtilis
MZ
Comercial
MZ
Fertilizado
Comercial
auxinas
síntesis
moléculas catiónicas
(moléculas señal)
Bacillus
vías de transducción
de señales
aminoácidos
etileno
influjo
IAA
IAA
aminoácidos
SAM
síntesis
ACC sintasa
transporte
polar
ACC
eflujo
receptor
ACC
ACC deaminasa
ACC oxidasa
etileno
receptor
exu dado
aminio y
α-ketobutirato
PGPR
EIN 2
genes de
respuesta
temprana
y tardía
elongación
de raíz
EIN 3 EIL 2
raíz de la planta
respuesta
Respuesta:
disminución en la elongación de la
raíz principal.
incremento en el número de raíces
laterales.
incremento en la longitud total de la
raíz.
modificación en el desarrollo de pelos
radiculares.
COMPETENCIA POR NUTRIENTES
SIDEROFOROS
catecol
(enterobactin)
Hidroxamate
(ferrichromo)
(Chet 1988, Conn 1997 )
ANTIBIOSIS
ITURINA
Bacillus subtilis
FENAZINA
Pseudomonas flourescens
AMENSALISMO
HCN
Pseudomonas fluorecens strain Ps123
Thielaviopsis basicola
NH4
+
Enterobacter cloacae
Pythium ultimum
Enzimas líticas
rompimiento
-1-4
Resistencia sistémica inducida
Bacillus mycoides strain Bac J
betabel
Bacillus subtilis GB03 y IN937a Arabidopsis
Pseudomonas fluorescens WCS417 clavel
Pseudomonas fluorescens CHA0 tabacco
Peroxidasa, quitinasas y β-1,3-glucanas
2,3-butanediol
Lipopolisacarido
Sideroforos
T
r
i
c
h
o
d
e
r
m
a
CRITERIOS QUE DEBE CUMPLIR UN
“AGENTE ANTAGONICO IDEAL”
 Presentar estabilidad genética.
 No tener requerimientos nutricionales complejos.
 Actuar efectivamente a concentraciones bajas.
 Ser capaz de sobrevivir bajo condiciones ambientales
adversas.
 No producir daño en el hombre y a otros organismos.
 Ser compatible con tratamientos físicos y químicos.
 No ser patógeno contra la planta.
Enfermedades causadas por hongos
• ROYA DE LA HOJA ( Roya café) Puccinia recondita
• Roya del tallo (roya negra) Puccinia graminis f. sp. tritici
• Roya lineal (roya amarilla) Puccinia striiformis
Fusarium graminearum
• Manchas foliares causadas por
Fusarium (moho blanco)
• Calonectria nivalis (Fusarium
nivale)
Fusarium en raíz
APLICACIÓN
(INOCULACIÓN)
Con microorganismos
Convencional
CON MICORRIZA
SIN MICORRIZA
CON Bacillus subtilis para control de Fusarium
CUIDADOS EN EL USO DE MICROORGANISMOS
BACTERIAS
-
No aplicar a plena luz del sol.
No aplicar con antibióticos.
No aplicar con cobres.
Se requiere a veces adherente.
HONGOS
- No aplicar con fungicida.
HONGO MICORRÍZICO
Contenido de P en suelo
Aplicación de urea
Calidad del producto
Cepa (s) del inóculo