Introducción
Los cultivos agrícolas son vulnerables a diversos ataques de fitopatógenos, los cuales generan grandes pérdidas en el rendimiento y la productividad. Una vez que el patógeno se ha establecido en las áreas cultivadas, es difícil erradicarlo y en general se implementan medidas preventivas para evitar la propagación de los patógenos (
Las proteínas harpinas (Hrp) según
codificadas por los genes hrp (respuesta de hipersensibilidad y patogenicidad) de bacterias Gram negativas y liberadas a través del sistema de secreción tipo III durante las interacciones entre patógenos y plantas. Estas proteínas tienen varias propiedades en común (ricas en glicina, libres de cisteína, son ácidas y termoestables) y se clasificadas en cinco grupos según la similitud de proteínas y las estructuras de dominio (grupo HrpN, HrpZ1, HrpW1, Hpa1). Dada la importancia de las proteínas Hrp en la respuesta de las plantas a las infecciones bacterianas, se ha desarrollado un método para inducir, aislar y seleccionar estas proteínas de bacterias fitopatógenas.
Materiales y Métodos
Establecimiento del experimento
Material vegetal. 166 plantas de chile (C. annuum) ancho variedad San Luís (Pacific Seed Company©) y 55 de jitomate (S. lycopersicum) variedad Rio Grande (CIIASA Seeds©) fueron colocadas en macetas con capacidad de 2 L, con una mezcla de sustrato (55 % arena, 40 % suelo y 5 % de agrolita) previamente esterilizado en autoclave (120 °C / 103421.4 Pa / 6 h), se mantuvieron en condiciones de invernadero.
Material microbiológico. Las bacterias fitopatógenas BV801 y BV865, aisladas simultáneamente del tejido enfermo de plantas de chile afectadas por mancha bacteriana (
% peptona, 0.3 % extracto de levadura, 2 % glicerol, 7.0 pH, agar 1.6 % cuando se requirió). Por otro lado, P. syringae pv. tomato cepa DC3000, se colocó en medio líquido King (KB) (2 % peptona, 0.8 % K2HPO4 [1 M], 0.6 % MgSO4•7H2O [1 M],
1.2 % glicerol, 7.2 pH, agar 1.6 % cuando se requirió). Posteriormente, los medios
se incubaron a 28 °C, durante 24 h, en oscuridad y en agitación a 250 rpm. Las bacterias fueron cultivadas en medio líquido por toda la noche (18-20 h), después fueron cosechadas por centrifugación a 10000 rpm por 5 min. Posteriormente, se eliminó el medio de cultivo sobrenadante y se realizó un lavado con agua desionizada estéril, repitiendo el proceso de centrifugación y de lavado por tres veces. Posteriormente, se realizó el ajuste de la concentración de las células bacterianas a una densidad óptica (OD) de 600 nanómetros (nm), OD600 de 1.0 (OD600=1.0≈1x108 UFC mL-1) con espectrofotómetro (Eppendorf®, BioPhotometer).
Producción de proteínas Hrp en planta piloto: Las proteínas Hrp se produjeron en planta piloto con base a la metodología de
% de agar grado alimenticio, pH de 7.0). La bandeja fue cerrada con papel Kraft y sellada con cinta; se esterilizó la bandeja con el medio de inducción; posteriormente de la inoculación bacteriana se colocaron en el biorreactor de fermentación sólida, se incubo a 28 °C +/-3 °C en oscuridad. La cosecha de las células bacterianas se realizó a las 48 h mediante el raspado y la recolección de los tapetes bacterianos con agua desionizada estéril. Finalmente se realizaron dos lavados con agua desionizada estéril para eliminar el xantano a 10000 rpm por 30 min a 4 °C. Se realizó la lisis bacteriana por medio de sonicación en un tiempo de exposición de 15 min con un procesador ultrasónico de líquidos (Sonics VCX 130), usando una frecuencia de 20 Khz, una amplitud del 40 %, ciclos de 30 s encendido / 30 s apagado a 130 W, colocando las muestras en hielo. Posteriormente a la lisis bacteriana se continuó con el protocolo para extracción de proteínas de acuerdo con
Diseño experimental. Para evaluar la efectividad biológica de BioFensa (BF), se probó contra la cepa DC3000 de P. syringae pv. tomato en plantas de tomate (experimento 1); y en contra de X. euvesicatoria (cepas BV801 y BV865) en plantas de chile (experimentos 2 y 3). Se realizaron tres experimentos en diseños experimentales completamente al azar, cada uno con cinco tratamientos (11 repeticiones por tratamiento): (1) planta enferma (PE, con inóculo bacteriano); (2) planta sana (PS, sin inóculo bacteriano); (3) un inductor químico comercial (Actigard®, 0.003 g mL−1); (4) un inductor de proteínas Harpin αβ comercial (Messengar Gold®, 0.003 g mL−1); (5) BioFensa (1 μg mL-1). Por otro lado, para determinar la dosis óptima de aplicación de BioFensa contra X. euvesicatoria cepa BV801 en plantas de chile (experimento 4), se hizo un bioensayo en un diseño experimental completamente al azar con siete tratamientos (ocho repeticiones): (1) planta enferma (PE); (2) planta sana (PS); (3) un inductor químico (Actigard®); (4) un inductor de proteínas Harpin αβ (Messengar Gold®), BioFensa a 0.01 (5); 0.1 (6) y 1 (7) µg mL-1 (
| Controles | Inductor | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sano | Enfermo | Actigard® | Messenger Gold® | BioFensa | ||
| Ingrediente | Sin fitopatógeno | Con fitopatógeno | Acibenzolar- S-metilo | Harpinas comerciales | Inductor proteico de X. euvesicatoria | |
| Dosis (3 mL/planta) | No aplica | 108 UFC/mL | 0.0003 g/mL | 0.03 g/mL | 0.01, 0.1, 1 μg/mL | |
Variables de respuesta fitopatológicas. Para la evaluación de la severidad de la enfermedad, 30 días después de iniciado el experimento se registraron las variables de respuesta por medio de la cuantificación de manchas: número de manchas cloróticas y necróticas; así como el número de las manchas totales que se observaron en las hojas con síntomas de enfermedad.
Análisis estadístico de datos. Los datos obtenidos de las variables de respuesta se analizaron estadísticamente mediante un análisis de varianza de una vía y pruebas LSD, todas las pruebas estadísticas fueron evaluadas a un nivel de significancia del 5 % (p≤0.05). La información fue procesada mediante el paquete para análisis estadístico Statgraphics Centurion ver. XV.II
Resultados y Discusión
Los resultados indican que la sintomatología de la peca bacteriana (P. syringae pv. tomato, cepa DC3000) en plantas de jitomate, evaluada mediante el número de hojas con manchas necróticas y cloróticas, así como el número de manchas totales por planta (

Por otro lado, para la mancha bacteriana en plantas de chile ancho tratadas con BioFensa (1 μg mL−1) retadas con la cepa BV865 de X. euvesicatoria (
% en la cantidad de manchas totales, en comparación con el control enfermo (PE). Los análisis de varianza y las pruebas LSD (p≤0.05) indican que el tratamiento con BioFensa previene el grado de enfermedad al mostrar menor aparición de síntomas de manchas en el tejido foliar como las manchas cloróticas hasta la presencia de necrosis mediante la visualización como se indica en
defensa robusta por parte de las plantas.

En la evaluación de la cepa BV801 de X. euvesicatoria en plantas de chile tratadas con BioFensa (1 μg mL−1), se observó una reducción de apenas un 13 % en el número de manchas totales, lo cual no fue estadísticamente significativa (LSD, p≤0.05) con el tratamiento enfermo (PE) (


Las plantas tratadas con diferentes concentraciones de soluciones proteicas (0.01, 0.1 y 1 μg mL−1) para el control de X. euvesicatoria, cepa BV801 en plantas de chile ancho (
Los hallazgos de este estudio muestran que una concentración de 0.01 o 0.1 µg mL-1 de BioFensa fue suficiente para inducir el EFR y reducir significativamente la severidad de la peca y la mancha bacterianas en plantas de jitomate y chile, respectivamente (LSD, p≤0.05). Esta respuesta puede estar relacionada con la actividad de los patrones moleculares asociados a patógenos (PMAP) presentes en las proteínas Hrp, que son reconocidos por los receptores de inmunidad innata de las plantas, activando así las respuestas de defensa. Estudios previos como los de
Además, la variabilidad en la respuesta a diferentes concentraciones y tipos de patógenos subraya la importancia de optimizar las dosis de inductores de resistencia para maximizar su efectividad. En este sentido, la literatura también sugiere que la combinación de inductores de resistencia con otros tratamientos biológicos o químicos podría ofrecer una estrategia más robusta para el manejo de enfermedades (
Los resultados obtenidos en este estudio sobre la efectividad del inductor biológico BioFensa (proteínas Hrp) en la reducción de la peca bacteriana en plantas de jitomate y la mancha bacteriana en plantas de chile ancho están en concordancia con la literatura existente sobre el uso de inductores de resistencia en plantas.
Por lo tanto, se requieren evaluaciones posteriores para analizar las concentraciones más efectivas para la disminución de enfermedades en jitomate provocada por P. syringae pv. tomato DC3000, así como en chile para X. euvesicatoria cepa BV865 basado en los resultados de X. euvesicatoria cepa BV801 donde a menor concentración de aplicación de inductores a base de proteínas Hrp mostró mayor efectividad en la reducción de la mancha bacteriana, siendo así BioFensa una alternativa como posible herramienta en el control de bacterias fitopatógenas de importancia en la producción agrícola.
Conclusiones
La aplicación del inductor biológico BioFensa (proteínas Hrp) demostró ser efectiva en la reducción de la severidad de P. syringae pv. tomato DC3000 (peca bacteriana) en plantas de jitomate y X. euvesicatoria (cepas BV865 y BV801), causante de la mancha bacteriana en plantas de chile ancho, mostrando una efectividad comparable a los inductores comerciales Actigard® y Messenger Gold®. Los resultados sugieren que concentraciones bajas de BioFensa (0.01 μg mL−1) son más eficaces, especialmente en plantas de chile ancho, mientras que concentraciones altas (1 μg mL−1) no siempre mejoran la respuesta defensiva. BioFensa tiene el potencial de ser una herramienta valiosa para el manejo integrado de enfermedades bacterianas, promoviendo una agricultura más sostenible y reduciendo la dependencia a pesticidas químicos. Sin embargo, el estudio se realizó en condiciones controladas de invernadero, lo que podría limitar la generalización de los resultados a condiciones de campo. Por lo que se requieren estudios adicionales en campo abierto para explorar la efectividad biológica de BioFensa, tanto solo como en combinación con otros tratamientos biológicos o químicos para maximizar su efectividad y validar su uso en el manejo fitosanitario de enfermedades bacterianas de plantas de importancia agrícola.



