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Una bacteria del mar Caribe frenaría el principal hongo que afecta al tomate

Aunque imaginarse que bacterias que viven en los arrecifes de coral servirían para hacerle frente a un hongo que ataca los cultivos de tomate parece salido de una historia de ficción, es cada vez más una realidad gracias a investigaciones como la adelantada por la bacterióloga Diana Vinchira, magíster en Ciencias - Microbiología y doctora en Biotecnología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL).


El grupo de Bioprocesos y Bioprospección del Instituto de Biotecnología de la UNAL (IBUN) busca nuevas fuentes de la naturaleza con potencial industrial, en asocio con la empresa Biocultivos. En ese marco, cuando la doctora Vinchira terminaba su proyecto de maestría, empezó a trabajar con el Grupo de Productos Naturales Marinos y Frutas de Colombia del Departamento de Química.


Este grupo acababa de recolectar microorganismos en los arrecifes de coral de Santa Catalina y Providencia, en el Caribe colombiano, y quería estudiarlos para generar algún producto de base biotecnológica, en lo que se conoce como biotecnología azul.


A la bacterióloga le ofrecieron continuar la investigación con ese cepario (colección de microorganismos) para encontrar un biocontrolador contra el hongo Fusariumoxysporum f.sp. lycopersici (FOL), un patógeno conocido por causar marchitez vascular en los cultivos de tomate y que afecta directamente la calidad del producto, ya que el interior de los tallos, en tejidos como el xilema, toma un color marrón, las hojas se vuelven amarillas, se marchita toda la planta e incluso el suelo puede quedar inutilizable por años.


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Aguja en un pajar


El grupo de investigación tomó toda la colección de microorganismos e hizo pruebas en el laboratorio para buscar aquellas que impidieron que los hongos del tipo Fusarium crecieran, lo que se conoce como actividad antifúngica. Como estas bacterias venían de organismos marinos no se sabía si iban a funcionar, si se adaptarían a las condiciones del suelo, si de alguna forma serían nocivas para las plantas, y si potencialmente se podría desarrollar un producto.


El papel de la investigadora fue hallar entre más de 200 microorganismos de la colección uno con las mejores características. “Con ese microorganismo se adelanta un proceso de escalamiento para pasar de nivel de laboratorio a planta piloto y generar un prototipo –de la mano con la empresa Biocultivo– que sería el producto que se usaría a escala industrial”, explica la investigadora. El siguiente paso sería el registro ante el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), la validación en campo –ya que solo se ha probado en viveros– y comercializar el producto en el país.
 

Frenando el hongo


Primero se dieron cuenta de que la bacteria (Paenibacillus sp.) por sí sola producía unos metabolitos que se sabe inhiben el crecimiento del hongo. Cuando una bacteria se encuentra en un mismo espacio con otro microorganismo compiten por él o por alimento, para generar un ambiente donde puede crecer mejor; ahí se induce la producción de diversos compuestos que logran adaptarse mejor a ese ambiente y tener mayor probabilidad de sobrevivir.


Partiendo de esto, pensaron que si esa bacteria sin ningún estímulo produce algunos metabolitos activos, cómo reaccionaría ante un estímulo –en este caso poner el hongo patógeno a compartir el mismo espacio–, es decir qué haría la bacteria para defenderse.

Camino a la experimentación


Como poner la bacteria y el hongo en cultivos de producción real es peligroso, se evalúan otras estrategias, como ponerlo muerto en el medio del cultivo donde crece la bacteria o algún metabolito (molécula que queda del metabolismo) que produce el patógeno de manera que estimule la producción de estos compuestos antifúngicos sin que sea necesario poner el Fusarium.

La investigadora agrega que la sociedad con la empresa Biocultivos les permite usar su campo experimental, y cuando se tenga el producto formulado les permitirán hacer ensayos en condiciones reales, pues lo que se ha evaluado hasta ahora son plantas en condiciones controladas y en invernaderos de la UNAL, que aunque no son tan controlados como una planta en un laboratorio, sí siguen siendo en escalas pequeñas.
 

Del Caribe a Bogotá


Cuando el cepario se estaba construyendo, los investigadores usaron medios de cultivo con sal marina porque creían que era el requisito más importante para los microorganismos que venían del arrecife de coral. Sin embargo, la investigadora Vinchira se dio cuenta de que para su proyecto necesitaban un microorganismo que pudiera crecer en condiciones sencillas, con insumos fáciles de conseguir, por eso uno de los primeros pasos fue probar cuáles de todas las bacterias podían crecer y reproducirse en un medio muy simple que solo contenía extracto de levadura, sal común y un azúcar simple como la dextrosa.


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Ese fue el primer filtro para saber cuál era el microorganismo ideal pensando en un producto comercial, no podían trabajar con un microorganismo que tuviera necesidades específicas; por ejemplo en la colección hay algunos que no crecen sin sal marina, en un pH superior a 6, o si la temperatura es mayor a 25 oC.


En cambio el Paenibacillus puede crecer en condiciones básicas de laboratorio, además se reproducen rápido, el cultivo se puede obtener entre 3 y 5 días, mientras que otras bacterias del cepario tardan incluso 15 días en crecer, algo poco viable para un producto industrial.
 

Más ensayos en conjunto


La doctora Vinchira aclara que el producto no necesariamente está pensado para reemplazar una solución que ya está en el mercado, sino que se aplique en conjunto con los productos disponibles, y que la idea es apoyar los sistemas de protección química, aunque idealmente sí quisieran, teniendo los datos in vivo, que el producto permitiera eliminar algunos fungicidas del cultivo de tomate que se usan ampliamente.


“Una de las principales causas de que rechacen los tomates del país para exportación es justamente que tienen residuos de fungicidas usados de forma indiscriminada, por eso la idea es que se haga la inoculación en conjunto con los sistemas químicos que ya se tienen y se puedan reemplazar en el tiempo”, subraya la doctora Vinchira.


Los investigadores ya han adelantado ensayos de compatibilidad para ver si la bacteria se puede aplicar en conjunto con los fungicidas químicos usados. Por ahora quieren establecer un sistema en conjunto –lo más amplio posible– para manejar estos microorganismos; lo ideal no es solo que no queden residuos en los tomates, sino que no se genere resistencia del patógeno contra el fungicida, que es similar a lo que ocurre cuando se toman antibióticos de forma indiscriminada: que eventualmente la bacteria se vuelve resistente y el medicamento no funciona. También que con esto se disminuya el impacto ambiental y se favorezcan los cultivos orgánicos y verdes en el país.


Actualmente el grupo solo sabe que se trata de Paenibacillus sp., es decir que no se conoce qué especie es; son difíciles de clasificar taxonómicamente y están en proceso de secuenciación del genoma completo de la bacteria, ya que cuando el producto esté listo y deban generar el registro en el ICA para venderlo, necesitan reportar específicamente cuál microorganismo y garantizar que no sea un patógeno oportunista para animales o humanos, lo cual no debería llevar más de 6 meses y traerá nueva información para la biodiversidad del país.

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