Introducción

En todos los estados que conforman la república mexicana, el jitomate o tomate (Solanum lycopersicum) es cultivado en alrededor de 49 000 ha con rendimiento promedio de más de 70 t ha-1. México ocupa el primer lugar como exportador de este fruto, con una participación superior al 19 % en el mercado mundial (^{Montaño et al., 2021}). De la superficie total cultivada con jitomate Chiapas aportó el 3.3 % (1 638 ha) y 2.4 % (82 729 t) de la producción, ubicándose en el octavo y decimocuarto lugar en estos rubros, respectivamente (^{SIAP, 2023}). El control convencional de plagas y enfermedades del jitomate es realizado con formulaciones de síntesis química (^{McGovern, 2015}).

Las bacterias como Bacillus subtilis y hongos como Trichoderma spp., son considerados agentes de control biológico de enfermedades con un amplio potencial en la agricultura moderna (^{Prabhakaran et al., 2015}). Ambos pueden ser empleados como células vivas o latentes y ser aplicados al suelo, follaje o la semilla (^{Minchev et al., 2021}). Trichoderma spp. es ubicuo en el ambiente, fácil de aislar y cultivar, crece en diferentes sustratos y controla una amplia gama de microrganismos fitopatógenos. En plantas de jitomate, se ha reportado que Trichoderma spp. reduce entre 85 y 90 % la incidencia de fusariosis causada por Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (^{Alshammari et al., 2022}). Por su parte Bacillus sp. reduce 75 % el marchitamiento causado por Fusarium oxysporum

f. sp. lycopersici raza 2 (^{Qi et al., 2016}). Por lo anterior, el objetivo del presente trabajo fue determinar el nivel de fusariosis (Fusarium oxysporum) del tomate (Solanum lycopersicum) con el empleo de Trichoderma asperellum Jc01 y Bacillus subtilis ANT01, dos microorganismos con potencial de biocontrol.

Desarrollo experimental

Sitio de trabajo. El trabajo fue realizado en la Estancia Agroecológica “Ayol” del Municipio de Tapachula Chiapas, México (14°49’46” N; 92°17’42” O; precipitación pluvial promedio 2 600 mm; humedad relativa 80 %; temperatura promedio anual de 26 °C).

Crecimientos de T. asperellum Jc01 y B. subtilis ANT01. Las cepas fueron proporcionadas por el cepario del Instituto de Biociencias de la Universidad Autónoma de Chiapas. T. asperellum Jc01 fue cultivado, hasta esporulación, en placas de Petri con medio de cultivo Papa Dextrosa Agar (PDA) a pH 5.6 ± 0.2 y 25 - 28 °C. Para la producción masiva de esporas, un disco de micelio en crecimiento activo (1 cm de diámetro) fue suspendido en 10 mL de solución isotónica y 150 µL de la suspensión fue dispersada sobre PDA contenido en botellas tipo Roux de 500 mL. El crecimiento del microorganismo fue realizado en las condiciones previamente mencionadas hasta la esporulación. Para la extracción (“colecta”) de esporas fueron utilizados 10 mL de solución isotónica con Tween 80 al 0.5 %. La concentración de esporas fue determinada mediante conteo directo en cámara de Neubauer. El crecimiento de B. subtilis ANT01 fue realizado en caldo de Papa- Dextrosa (CPD). Primeramente, una colonia con las características propias de la cepa fue tomada con un asa bacteriológica y se inoculó en 5 mL de CPD contenidos en un tubo de ensaye de 16 x 100 y fue incubado con agitación rotatoria (150 rpm) a 25 °C por 24 h. Posteriormente, el contenido del tubo fue vertido en 100 mL de CPD y se incubó bajo las condiciones previamente mencionadas. La concentración de bacterias fue determinada utilizando diluciones seriadas y la técnica del número más probable (NMP). Después de incubar bajo las condiciones previamente descritas, el crecimiento microbiano fue determinado espectrofotométricamente a 560 nm contra el CPD no inoculado.

Material vegetal. Las plántulas de S. lycopersicum fueron desarrolladas sobre una mezcla de compost-vermicompost (4:1) en charolas de 70 cavidades. Las semillas fueron desinfectadas con hipoclorito de sodio (1.5 %) durante 10 min, y se hicieron tres lavados con agua estéril, para después secarse sobre papel absorbente. Las semillas fueron sembradas (tres por cavidad) a 1 cm de profundidad. Las plántulas germinadas y seleccionadas fueron mantenidas por 30 días a humedad constante mediante riego regular hasta alcanzar la altura de 10 a 12 cm.

Establecimiento del cultivo en campo. Para el cultivo a campo abierto primeramente se estructuraron cuatro surcos o camas de siembra de 12 m de largo, 45 cm de ancho, 30 cm de altura y 200 cm de separación entre ellos. Plántulas (30 por tratamiento) sanas, con hojas bien desarrolladas, de color verde, erectas y con sistema de raíces blancas y bien desarrollado, fueron trasplantadas con 30 cm de separación entre plantas.

Diseño de tratamientos. Se utilizó un diseño de tratamientos factorial completo 22 (Cuadro 1) con los factores B. subtilis ANT01 (1x106 UFC g-1 suelo) y T. asperellum Jc01 (1x104 esporas g-1 suelo) a niveles de ausencia (-1) y presencia (+1). La aplicación de los tratamientos fue realizada semanalmente sobre un radio de 30 cm alrededor de la planta x 30 cm de profundidad. Estas aplicaciones se realizaron desde el día de transplante hasta la cosecha de frutos (15 aplicaciones en total).

Manejo del cultivo. La fertilización de suelo fue realizada con la aplicación de 2 L de biol cada 7 días durante todo el ciclo de cultivo y 1 kg de compost más 2 kg de vermicompost cada 56 días. Los biofertilizantes fueron aplicados en la zona de goteo de la planta. El control de arvenses fue realizado manualmente y el control de plagas mediante la aspersión de extracto acuoso de hojas de neem (Azadirachta indica) al 10 % cada 7 días. Cuando fue requerido se aplicó riego a capacidad de campo y se colocaron “tutores” para guiar el crecimiento del vegetal.

Variables de respuesta. Las plantas de todos los tratamientos fueron revisadas semanalmente para detectar visualmente los síntomas característicos de la fusariosis (amarillamiento y marchitamiento de las hojas inferiores, oscurecimiento vascular en tallo), derivados de infección natural. La incidencia (I) de la fusariosis fue calculada en cada uno de los tratamientos empleando la formula siguiente: I = (número de plantas con síntomas de fusariosis) (plantas totales)-1. Además, se determinó la cantidad total de flores y frutos producidos por cada una de las plantas de cada uno de los tratamientos.

Análisis de los resultados. Los resultados de incidencia, flores y frutos producidos fueron sometidos al análisis del efecto de los factores B. subtilis ANT01 y/o T. asperellum Jc01 y la significancia estadística del efecto sobre la incidencia de la fusariosis, fueron determinados en concordancia con los procedimientos establecidos para el diseño factorial completo.

Seis semanas después del trasplante (SDT) en campo, se empezaron a observar las primeras plantas con síntomas característicos de la fusariosis. Por su parte, en aquellas plantas tratadas con B. subtilis ANT01, las primeras plantas enfermas se observaron hasta la 9 SDT mientras que, en las plantas tratadas con T. asperellum Jc01 o con ambos microorganismos, se registraron a la 6 y 7 SDT, respectivamente. Conforme transcurrió el tiempo de cultivo, la cantidad de plantas con síntomas siguió en aumento siendo las plantas del control las que alcanzaron la mayor incidencia (0.50), mientras que las plantas de los tratamientos con B. subtilis ANT01, T. asperellum Jc01 o con ambos microorganismos mostraron 60, 16 y 28 % menos incidencia a las 15 SDT, respectivamente, en comparación con el testigo (Figura 1).

Figura 1 Incidencia (representada de 0-1) de síntomas asociados a fusariosis en plantas de tomate cultivadas en campo y sometidas a diferentes tratamientos de control biológico. 

El análisis del efecto de B. subtilis ANT01 y T. asperellum Jc01 sobre la incidencia de la fusariosis mostró que B. subtilis ANT01 fue el único que tuvo valores negativos, mientras que, los valores para T. asperellum Jc01 o la interacción B. subtilis ANT01 + T. asperellum Jc01 fueron positivos (Cuadro 1).

El tratamiento con B. subtilis ANT01 produjo un promedio de 70 flores planta-1, mientras que los tratamientos con B. subtilis ANT01 + T. asperellum Jc01, T. asperellum Jc01 y control produjeron, respectivamente, 42.1, 30.7 y 30.0 flores planta-1. La cantidad de frutos producidos en el tratamiento con B. subtilis ANT01 fue de 47.9 frutos planta-1, por su parte los tratamientos control, T. asperellum Jc01 y B. subtilis ANT01 x T. asperellum Jc01 produjeron un total de 7.6, 18.0 y 27.3 frutos planta-1.

El análisis del efecto de B. subtilis ANT01 y T. asperellum Jc01 y su interacción, sobre la cantidad de flores y frutos producidas por las plantas de jitomate, mostró que el único factor que mejoró la producción de ambas variables fue B. subtilis ANT01 (Cuadro 1). Por su parte, la incidencia asociada a fusariosis en el cultivo de tomate de este trabajo (Figura 1) fue mejor a lo reportado (reducción del 55 %) en el cultivo de calabaza (Cucurbita maxima) empleando como controlador a B. subtilis SQR 9 (^{Cao et al., 2011}). El control de fusariosis ejercido por B. subtilis ANT01 puede ser el resultado de una eficiente colonización de la raíz del jitomate, como sugirieron Cao et al. (2011) para la cepa de B. subtilis SQR 9 y ^{Zhao et al. (2013}) para la cepa de B. subtilis Y-IVI; o a la inducción de resistencia sistémica de la planta con las cepas de B. subtilis CBMT51, B. subtilis B2 y B. subtilis IAGS174 (^{Mejía-Bautista et al., 2016}; ^{Corrales et al., 2012}; ^{Akram et al., 2014}); por la producción de sustancias antibióticas en la cepa de B. subtilis B2 (Corrales et al., 2012); o bien, por competencia de nutrientes o producción de enzimas líticas con la cepa B. subtilis TV-125 (^{Wang et al., 2018}; ^{Senol et al., 2014}).

Por otro lado, la falta de control de la fusariosis con la cepa de T. asperellum Jc01 (Figura 1) solo es un indicador de que probablemente la cepa no produce metabolitos o enzimas capaces de inhibir el crecimiento de F. oxysporum, no muestra capacidad competidora ni muestra capacidad de inducción de resistencia vegetal. Sin embargo, la cepa de T. asperellum Jc01 parece tener un efecto negativo sobre la actividad de B. subtilis ANT01, que, aunque en la interacción en cuanto a la incidencia de la fusariosis se reduce, el nivel no fue estadísticamente significativo (Cuadro 1). Finalmente, la cantidad de frutos planta-1 obtenidos en este trabajo se encuentra dentro del rango reportado para este vegetal, dependiendo de la variedad, la densidad de siembra, riego, cultivo en invernadero o en campo, entre otros factores (^{Márquez-Hernández et al., 2013}). Es importante realizar estudios del hongo asociado a la fusariosis (identificación morfológica y molecular) y conocer si presenta resistencia a los organismos estudiados en esta investigación.

Conclusiones

Bacillus subtilis ANT01 redujo 60 % la incidencia de la fusariosis asociado a Fusarium oxysporum en plantas de tomate (Solanum lycopersicum) cultivado bajo condiciones de campo, mientras que Trichoderma asperellum Jc01 y la combinación de ambos redujeron 16 y 28 % la incidencia, respectivamente. La menor incidencia y severidad de la fusariosis encontrada en las plantas del tomate tratadas con Bacillus subtilis ANT01 se tradujo en mayor producción de flores y frutos por planta, 70 y 48, respectivamente.

Limitaciones. En el presente reporte se muestra el potencial que tienen la cepa ANT01 como agentes de biocontrol del patógeno, sin embargo, más pruebas en campo y laboratorio deben hacerse para corroborar su efectividad. Adicionalmente, la identificación molecular de las cepas antagónicas no se ha publicado, únicamente están reportadas a nivel de tesis. Además, falta la identificación taxonómica molecular del patógeno, la cual únicamente se ha realizado por morfología y por la sintomatología en planta. Asimismo, aunque en el trabajo de campo se asumió que todas las plantas estuvieron sometidas a las mismas condiciones de densidad de inoculo en suelo y condiciones de siembra, en futuros trabajos deberán controlarse mejor estas condiciones.

Conflicto de interés. Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Financiamiento. No aplica

Agradecimientos. Agradecimientos al personal de apoyo de la Estancia Agroecológica Ayol por todas las facilidades otorgadas para la realización de esta investigación.

Contribución de los autores. Todos los autores contribuyeron activamente en el desarrollo del presente trabajo

Material Suplementario. No aplica