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Revista mexicana de fitopatología

versão On-line ISSN 2007-8080versão impressa ISSN 0185-3309

Rev. mex. fitopatol vol.42 no.spe Texcoco  2024  Epub 06-Jun-2025

https://doi.org/10.18781/r.mex.fit.2024-14 

Articles

Aislamiento y caracterización de Exserohilum turcicum, y su inhibición in vitro por compuestos orgánicos volátiles producidos por rizobacterias

Estefanía Fonseca-Chávez¹ 

Irvin Alonso Molina-Marañón² 

Luz Irela Lugo-Zambrano³ 

Juan Carlos Martínez-Álvarez 

Guadalupe Arlene Mora-Romero 

Jesús Damián Cordero-Ramírez 

Karla Yeriana Leyva-Madriga 

1¹ Departamento de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad Autónoma de Occidente, Unidad Regional Los Mochis, Blvd. Macario Gaxiola S/N, Col. Conrado Espinoza, C.P. 81223, Los Mochis, Sinaloa, México.

2² Departamento de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad Autónoma de Occidente, Unidad Regional Los Mochis, Blvd. Macario Gaxiola S/N, Col. Conrado Espinoza, C.P. 81223, Los Mochis, Sinaloa, México.

3³ Departamento de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad Autónoma de Occidente, Unidad Regional Los Mochis, Blvd. Macario Gaxiola S/N, Col. Conrado Espinoza, C.P. 81223, Los Mochis, Sinaloa, México.

4⁴ Instituto Politécnico Nacional, Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Sinaloa, Departamento de Biotecnología Agrícola, Boulevard Juan de Dios Bátiz Paredes No. 250, Col. San Joachin, Guasave, Sinaloa, C.P. 81101, México.

5⁵ Unidad de Investigación en Ambiente y Salud, Universidad Autónoma de Occidente, Unidad Regional Los Mochis, Blvd. Macario Gaxiola S/N, Col. Conrado Espinoza, C.P. 81223, Los Mochis, Sinaloa, México.

6⁶ Universidad Autónoma de Occidente, Unidad Regional Guasave, Avenida Universidad S/N, C.P. 81048, Guasave, Sinaloa, México.

7⁷ Unidad de Investigación en Ambiente y Salud, Universidad Autónoma de Occidente, Unidad Regional Los Mochis, Blvd. Macario Gaxiola S/N, Col. Conrado Espinoza, C.P. 81223, Los Mochis, Sinaloa, México.


Resumen:

Antecedentes/Objetivo.

El control biológico es una estrategia promisoria para el manejo de enfermedades en la agricultura. En el presente estudio, se evaluó el potencial antifúngico de los compuestos orgánicos volátiles emitidos por rizobacterias, en el crecimiento y capacidad infectiva de cuatro aislamientos de E. turcicum obtenidos de plantas de maíz sintomáticas, en Sinaloa. Materiales y Métodos. Los aislamientos fúngicos fueron caracterizados morfo- lógica y molecularmente, y su patogenicidad se corroboró en un ensayo de hoja desprendida. La capacidad de los COV para inhibir el crecimiento micelial y la infección de hojas de maíz por E. turcicum, se evaluó en ensayos in vitro en placas Petri divididas. Se determinó cualitativamente la producción de ácido cianhídrico bacteriano. Resultados. El crecimiento micelial de E. turcicum, se redujo por los COV de al menos una rizobacteria, con inhibiciones entre 22 y 63%. La infección de hojas de maíz se redujo entre 63 y 98% en presencia de los COV de las rizobacterias. Se detectó la producción de ácido cianhídrico en las cepas B3 y B9. Conclusión. La cepa B95 fue más efectiva en la reducción del crecimiento mice- lial e infección por E. turcicum. La producción de ácido cianhídrico podría estar implicada en su efecto antagónico. Se requieren ensayos in planta, para corroborar su efectividad, así como caracterizar su perfil de volátiles.

Palabras clave: Biocontrol; Bacillus; Pseudomonas; tizón foliar; compuestos volátiles.

Abstract:

Background/Objective.

Biological control offers new strategies for disease management in agriculture. In the present study, the antifungal activity of volatile organic compounds (VOCs) emitted by rhizobacteria, was evaluated in the growth and infective capacity of four isolates of E. turcicum obtained from symptomatic corn plants, in northern Sinaloa.

Materials y methods.

The fungal isolates were characterized morphologically and molecularly, and their pathogenicity was corroborated in a detached leaf assay. The ability of VOCs to inhibit mycelial growth and infection of maize leaves by

E. turcicum was evaluated in in vitro assays, in divided Petri dishes. Bacterial hydrogen cyanide production was qualitatively determined.

Results.

The mycelial growth of E. turcicum was reduced by VOCs of at least one rhizobacteria, registering inhibitions between 22% and 63%. Leaves infection was reduced between 63% and 98% in the presence of rhizobacterial VOCs. Hydrogen cyanide production was detected in strains B3 and B9.

Conclusion.

Strain B95 was more effective in reducing mycelial growth and infection by E. turcicum. The production of hydrogen cyanide could be involved in its antagonistic effect. In-plant tests are required to corroborate its effectiveness, as well as characterize its volatile profile.

Keywords: Biocontrol; Bacillus; Pseudomonas; leaf blight; volatile compounds.

Introducción

El tizón foliar del maíz, causado por Exserohilum turcicum, es una de las enfer- medades foliares del maíz más importantes en todo el mundo. El desarrollo de la enfermedad se ve favorecido por la alta humedad relativa (> 90%) y temperatura media diaria de 18-26 °C. Los síntomas típicos son lesiones largas (2.5 y 15 cm de longitud), elípticas, y de color verde grisáceo. A medida que la enfermedad se extiende, las lesiones se vuelven bronceadas con zonas oscuras, y coalescen para formar el tizón. La reducción del área fotosintética foliar puede llegar hasta el 65%, ocasionando pérdidas del 15 al 75% en rendimiento (Félix-Gastélum et al., 2018). El manejo actual del tizón de maíz, implica el uso de fungicidas sintéticos de los grupos químicos ditiocarbamato, nitrilo, triazol y estrobirulina (De Rossi et al., 2020). Sin embargo, el uso ordinario de fungicidas sintéticos aumenta la presión de selección sobre la población del patógeno, lo que lleva al desarrollo de resistencia a los fungicidas e inconsistencias en el control químico (Wise y Mueller, 2011).

En los últimos años, la bioprotección ha surgido como una alternativa al control químico de múltiples enfermedades de las plantas. Algunas rizobacterias tienen gran potencial para la supresión de fitopatógenos, debido a su capacidad para pro- ducir una amplia gama de enzimas líticas, y compuestos antimicrobianos difusibles y volátiles, que limitan el crecimiento y la infección de fitopatógenos, además de estimular el crecimiento de las plantas, mediante la producción y modulación de fitohormonas (Sartori et al., 2015, 2017; Sehrawat et al., 2022).

Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son metabolitos secundarios de bajo peso molecular y baja polaridad, por lo que, pueden difundirse fácilmente en el suelo y la atmósfera (Zhao et al., 2023). Diversos COV emitidos por rizobacterias son capaces de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógenos, por lo que, tienen potencial para emplearse en el control de enfermedades in planta y post cosecha (Poulaki y Tjamos, 2023; Zhao et al., 2023). Este efecto antifúngico se atribuye a la alteración de la integridad de la pared celular, la fluidez de la membrana celular, disrupción del balance redox, e incluso a la alteración del transcriptoma del patógeno, disminuyendo la expresión de genes de virulencia y genes de metabolismo energético.

Entre los principales géneros de rizobacterias productoras de COV con activi- dad antifúngica, encontramos a Bacillus, Pseudomonas, Paenibacillus, Brevibaci- llus y Ralstonia (Zhao et al., 2023). Además de su actividad antifúngica, algunos COV bacterianos promueven el crecimiento e inducen resistencia sistémica en las plantas, lo que les permite una defensa más rápida y eficaz contra los patógenos (Poulaki y Tjamos, 2023).

El ácido cianhídrico o cianuro de hidrógeno (HCN), es un COV con actividad antimicrobiana, que se une al citocromo c oxidasa, e interfiere con la respiración celular (Anand et al., 2023). Algunas rizobacterias como Pseudomonas, utilizan esta molécula como uno de sus principales mecanismos para combatir patógenos en las plantas (Anand et al., 2020).

Por lo anterior, los objetivos de este estudio fueron: 1) obtener y caracterizar aisla- mientos de Exserohilum turcicum de maíz; 2) evaluar el efecto de los COV produ- cidos por rizobacterias, sobre el crecimiento micelial y la infección in vitro de E. turcicum; y 3) determinar la producción de ácido cianhídrico o cianuro de hidró- geno (HCN), importante COV con efecto antifúngico, producido por rizobacterias.

Materiales y métodos

Obtención y purificación de los aislamientos fúngicos. Durante febrero y marzo de 2020, se colectaron hojas de maíz con síntomas típicos de tizón foliar, de los municipios Ahome, El Fuerte y Guasave, en Sinaloa, México. Las hojas se cortaron en trozos pequeños (25 mm2) a partir del borde de la lesión, se desinfestaron por 3 min en una solución de hipoclorito de sodio al 0.5%, y se lavaron tres veces con agua destilada estéril. Los trozos de tejido desinfestados se colocaron en placas de Petri con Agar Papa Dextrosa (PDA; MCD LAB, Tlalnepantla, Estado de México), suplementado con neomicina (0.1125 mg/mL) y sulfato de estreptomicina (0.5 mg/ mL), y se incubaron a 25 °C por 3 días. Las colonias fúngicas se transfirieron a placas con PDA y se incubaron a 25 °C por 14 días. Se obtuvieron cultivos monospóricos y se preservaron en papel filtro a 4 °C (Hiruma y Saijo, 2016).

Caracterización morfológica de los aislamientos fúngicos. Para evaluar las ca- racterísticas morfológicas de los aislamientos, se cultivaron en PDA y agar-V8, y se incubaron a 25 °C por 10 y 15 días, respectivamente. La tasa de crecimiento micelial y las características macroscópicas de las colonias (textura, tipo de borde, y pigmentación frontal e inversa) se evaluaron en PDA. En un microscopio Axio Imager M2 (Carl Zeiss), se evaluó la forma, número de septos, longitud y ancho de 30 conidios de cada aislado cultivado en V8

Identificación molecular de los aislamientos fúngicos

Extracción de ADN, PCR y secuenciación. El ADN genómico se extrajo a partir de 50 mg de micelio fresco, cultivado en medio PDA por 10 días, utilizando el kit de ADN genómico YeaStarTM (N. cat D2002, Zymo Research, Irvine, CA, EUA), de acuerdo con el protocolo del fabricante. La amplificación de la región ITS, los genes de la actina (act) y la segunda subunidad más grande de la ARN polimerasa II (rpb2), se realizó con los cebadores ITS1/ ITS4 (White et al., 1990), Ex-actF/Ex-actR (5’ - CCCCGAGCAGTCTTCCGTA - 3’/5’ - GTACGTCCAGA- GGCGTACAG - 3’; 480 pb) y Ex-rpb2F/Ex-rpb2R (5’ - CTTCGTCGAACAAA- YACWCCTG - 3’/5’ - CRCAGTGRGTRTAGGCATGG - 3’; 760 pb), respectivamente. Los cebadores para act y rpb2 se diseñaron para este estudio, utilizando el programa Primer3 (Untergasser et al., 2012). La PCR se realizó en un termocicla- dor Apollo ATC-201 (Nyx Technik, San Diego, CA, EUA) con 1 ng de ADN, 1.5 mM de MgCl2, 0.2 mM de cada dNTP, 0.5 mM de cada cebador y 1 U de ADN polimerasa (Invitrogen, Brasil, Cat. Nº 11615-050) en un volumen final de 25 mL. El programa de PCR consistió en 5 min de desnaturalización inicial a 94 °C, se- guido de 35 ciclos de desnaturalización a 95 °C por 40 s, anillamiento a 55 °C para ITS y 60 °C para act y rpb2 por 40 s, 1 min de extensión a 72 °C y una extensión final a 72 °C por 5 min. Los productos de PCR se secuenciaron en Macrogen Inc. (Seúl, Corea del Sur).

Análisis filogenético multigen. Las secuencias se editaron en BioEdit v 7.0.5.3 (Hall, 1999) y se compararon en la base de datos del NCBI utilizando el algoritmo BLASTn. Se generó un alineamiento concatenado act+ITS+rpb2 con MUSCLE (Edgar, 2004), implementado en MEGA X (Kumar et al., 2018). El esquema de particiones se evaluó en PartitionFinder v 1.1.1 (Lanfear et al., 2012), con base al criterio de información de Akaike (AIC). La reconstrucción filogenética se realizó con el método de Máxima Verosimilitud (ML) en RAXML v 7.2.8 (Stamatakis, 2006), utilizando el modelo GTRGAMMAI y 1000 réplicas bootstrap. El filograma se editó utilizando iTOL (Letunic y Bork, 2021; https://itol.embl.de/).

Prueba de patogenicidad

Ensayo en hoja desprendida. La patogenicidad de cuatro aislamientos de E. tur- cicum se evaluó siguiendo la metodología de Perochon y Doohan (2016), con mo- dificaciones. Se emplearon fragmentos de hoja de 6 cm de largo, de la segunda hoja verdadera de plantas de maíz de 20 días de edad, cultivadas en condiciones controladas en laboratorio. Los fragmentos de hoja fueron previamente desin- festados superficialmente con una solución de hipoclorito de sodio al 0.75% por

1 min, seguido de cuatro lavados con agua destilada estéril. Una vez desinfectados, se colocaron en cajas de Petri cuadradas (100 mm × 100 mm), con el lado adaxial hacia arriba. Los extremos de las hojas se colocaron entre dos capas de agua agar, a modo de “sándwich”, adicionado con 50 μg/mL de 6-bencilamino purina (BAP; Sigma-Aldrich, Steinheim, Alemania) (Aregbesola et al., 2020).

Las hojas se inocularon con tres gotas de 5 mL (~ 120 conidios) de una sus- pensión de conidios a 2.4 × 104 conidios/mL, obtenidos de un cultivo en agar V8 solidificado de 15 días de edad. Como testigos, se utilizaron hojas inoculadas con una solución estéril de Tween 80 al 1%. Las placas se incubaron a 25 °C, con un fotoperiodo de 12 h luz/12 h oscuridad, por 6 días, en un diseño completamente aleatorizado, con tres repeticiones por tratamiento. El ensayo se realizó dos veces.

Efecto antifúngico de los COV bacterianos sobre E. turcicum

Cepas bacterianas. Se evaluó el efecto antagónico de seis rizobacterias previa- mente aisladas y caracterizadas por Morales-Ruíz (2022). Las cepas B2 (Staphylo- coccus warneri), B3 (Bacillus aryabhattai), B9 (Staphylococcus saccharolyticus), B11 (Acinetobacter radioresistens) y B15 (Bacillus velezensis) fueron aisladas de la rizosfera de Arundo donax (carrizo), y la cepa B95 (Pseudomonas aeruginosa) se obtuvo de la rizosfera de maíz.

Ensayo en placa dividida. El ensayo de antagonismo por COV se realizó en pla- cas de Petri con dos divisiones (90 mm de diámetro), que contenían Agar Nutritivo (AN) y PDA, respectivamente. Las cepas bacterianas se inocularon por estría en el lado de la placa con AN, y se incubaron a 25 °C por 12 h. Luego, se inoculó un dis- co de PDA con crecimiento micelial (5 mm de diámetro) del aislado fúngico, en el lado de la placa de Petri que contenía PDA. Inmediatamente, las placas se sellaron e incubaron a 25 °C por 10 días, en un arreglo completamente aleatorizado, con cinco repeticiones para cada combinación bacteria/hongo. Como testigos, se utilizaron placas de Petri con PDA inoculadas con el aislamiento fúngico en ausencia de las bacterias. Se midió el diámetro de las colonias fúngicas y se calculó el porcentaje de inhibición con la fórmula propuesta por Vincent (1947). El ensayo se realizó dos veces, de forma independiente, en diferentes tiempos.

Ensayo en hoja desprendida. Las bacterias que mostraron porcentajes de inhibi- ción ≥40%, con al menos dos aislamientos de E. turcicum en el ensayo de placas di- vididas, fueron seleccionadas para evaluar su efecto en la reducción de la infección de hojas de maíz por cuatro aislamientos de E. turcicum. El ensayo se realizó en placas de Petri divididas (100 mm × 15 mm); de un lado se colocó la hoja de maíz, y se inoculó con una suspensión de conidios fúngicos, siguiendo la metodología previamente descrita para la prueba de patogenicidad. Del otro lado de la placa, se colocó una caja de Petri de 35 mm de diámetro, con la cepa bacteriana inoculada por estría, en medio AN. Se usaron testigos de patogenicidad para cada aislamiento fúngico, en el que se colocó la placa Petri (35 mm) con AN estéril, sin bacteria inoculada. Además, se usaron testigos bacterianos en los que las hojas no se inocularon con los hongos, para descartar un posible efecto fitotóxico de los COV bacterianos en la hoja de maíz, que pudiera interferir con la estimación del daño ocasionado por el hongo. Las placas se sellaron herméticamente para evitar la fuga de los COV. Se realizaron cuatro réplicas por tratamiento. Las placas se distribuyeron en un diseño completamente al azar, y se incubaron a 25 ºC, con un fotoperiodo de 16 h luz/ 8 h oscuridad, por seis días. El porcentaje de área foliar afectada (%AFA) se estimó utilizando el software Image J versión 1.8.0 (Schindelin et al., 2012). El ensayo se realizó dos veces de forma independiente, en diferentes tiempos.

Prueba de producción de ácido cianhídrico (HCN).

Se evaluó la producción de HCN en cuatro cepas bacterianas, siguiendo la metodología reportada por Anand et al. (2020). Cuadros (1 cm2) de papel filtro, se sumergieron hasta saturación en el reactivo Feigl y Anger, el cual consta de 10 mL de cloroformo (CTR Scientific, Ciudad de México, México), 50 mg de acetoacetato de etilo de cobre (II) (Thermo scientific, Waltham, Massachusetts, EUA) y 50 mg de 4,4-metilen bis (N, N-dime- tilanilina) (Sigma Aldrich, San Luis, Misuri, EUA). El papel filtro se retiró y se dejó secar toda la noche a temperatura ambiente (25 °C). Las bacterias se sembraron por estría sobre el AN contenido en placas de Petri (60 mm de diámetro), luego se colocó un papel filtro en el lado interno de la tapa de la caja de Petri. Se realizaron tres réplicas por tratamiento. Las placas se sellaron y se incubaron a 25 °C por 48h. Se consideraron cepas positivas a la producción de HCN si el papel filtro viraba a color azul.

Análisis estadístico.

Los análisis estadísticos se realizaron en R Studio versión 1.4.1106 (RStudio Team 2020), utilizando el paquete “agricolae” (de Mendiburu, 2020). El diámetro de la colonia fúngica y el %AFA se analizaron con un análisis de varianza (ANOVA) y la prueba de separación de medias post hoc de Tukey (a = 0.05). El %AFA se transformó con la fórmula del arcoseno previo al análisis estadístico. La normalidad de los residuales se corroboró con la prueba de Shapiro Wilks y mediante un gráfico QQ Normal.

Resultados

Caracterización morfológica de los aislamientos fúngicos. Se obtuvieron cuatro aislamientos monospóricos, cuyas características morfológicas variaron ligeramente (Cuadro S1, S2). Las tasas de crecimiento oscilaron entre 7.56 a 19.89 mm/día. Las colonias presentaron una coloración verde olivo en el anverso, con textura algodonosa y borde fimbriado (Figura 1A). Por el reverso presentaron un color negro oliváceo, con márgenes color crema o blanco (Figura 1B). Los conidios de los cuatro aislamientos eran ahusados, ligeramente curvos a rectos, y alargados, de color olivo, con hilium prominente (Figura 1C), longitud de 54.49 a 124.34 µm (91.77 µm ± 16.75), ancho de 11.81 a 29.86 µm (21.01 µm ± 3.24), y seis septos en promedio (Cuadro S2).

Figura 1 Caracterización de los aislamientos de Exserohilum turcicum. A-C Características morfológicas del aislado re- presentativo Bac7-2. A) Vista frontal del cultivo en PDA; B) Vista trasera del cultivo en PDA; C) conidio; D Filograma de Máxima Verosimilitud inferido a partir de la matriz combinada de los marcadores act+ITS+rpb2 de Exserohilum

Identificación molecular de los aislamientos fúngicos.

La comparación de se- cuencias de los genes act y rpb2, así como de la región ITS, mostraron porcentajes de identidad de 96.63 a 100%, con la especie Exserohilum turcicum. Las secuencias de los aislamientos se depositaron en la base de datos GenBank, y los números de acceso se presentan en la Cuadro S1. En la figura 1D, se presenta el filograma inferido a partir del alineamiento con- catenado act+ITS+rpb2, donde se muestra que los aislamientos Bac7-2, Por14-1, Moc2-1 y Moc2-11 pertenecen a Exserohilum turcicum, puesto que se agrupan en un mismo clado con el aislado tipo E. turcicum CBS 330.64 (bootstrap de 100%).

Pruebas de patogenicidad. Los cuatro aislamientos de E. turcicum produjeron lesiones típicas en las hojas, evidenciadas en el ensayo de hoja desprendida (Figura 2). Las primeras lesiones tales como manchas cloróticas en el área inoculada, se ob- servaron cuatro días después de la inoculación y progresaron a lesiones necróticas (Figura 2B). Las hojas del tratamiento testigo permanecieron sin lesiones durante el ensayo (Figura 2A).

Figura 2 Prueba de patogenicidad. A Sistema de hoja desprendida empleado para la confirmación de patogenicidad. B Síntomas ocasionados por los aislamientos de Exserohilum turcicum en hojas desprendidas de maíz. 

Efecto antifúngico de los COV bacterianos sobre E. turcicum

Ensayo en placa dividida. El crecimiento micelial de los aislamientos de E. turcicum, excepto el aislamiento Moc2-11, se redujo por los COV de al menos una rizo- bacteria (Figura 3; Cuadro 1). Los COV de las cepas B3 y B95 inhibieron en mayor proporción a los aislamientos fúngicos. Las cepas B9 y B15 solo inhibieron el cre- cimiento de los aislamientos Bac7-2 y Moc2-1, y favorecieron el crecimiento del aislamiento Por14-1. La cepa B15 inhibió mayormente (63.29%), el crecimiento

Figura 3 Efecto de los compuestos orgánicos volátiles bacterianos, sobre el crecimiento micelial de Exserohilum turcicum, en placas de Petri divididas. 

Cuadro 1 Efecto de los compuestos orgánicos volátiles (COV) bacterianos, en el crecimiento micelial de Exserohilum turci- cum, en placas divididas. 

Cepa Bac7-2 Moc2-1 Moc2-11 Por14-1
Diámetro colonial %ICM Diámetro colonial %ICM Diámetro colonial %ICM Diámetro colonial %ICM
B2 35.21*,b 26.13 ± 9.41 52.95a - 32.38a - 49.48a -
B3 20.86cd 56.22 ± 3.08 31.35bc 37.52 ± 8.38 15.08b 39.48 ± 13.81 19.56c 33.83 ± 5.40
B9 19.91cd 58.22 ± 2.19 25.10c 49.99 ± 2.08 18.02ab 27.68 ± 7.70 48.75a -
B11 37.14b 22.09 ± 3.33 42.40ab 15.52 ± 10.47 25.42ab - 47.39a -
B15 17.50d 63.29 ± 1.46 23.96c 52.26 ± 2.19 21.66ab 13.10 ± 4.84 52.04a -
B95 28.14bc 40.96 ± 5.70 23.25c 53.67 ± 2.34 15.87b 36.33 ± 3.63 19.12c 35.32 ± 8.74
CTRL 47.67a - 50.19a - 24.92ab - 29.57b -

* Se muestra la media.

%ICM Porcentaje de inhibición del crecimiento micelial.

- Indica que no hubo inhibición.

Datos seguidos de letras distintas en la misma columna son estadísticamente diferentes de acuerdo con la prueba de Tukey (p < 0.05).

del aislamiento Bac7-2. Las cepas B2 y B11 solo redujeron el crecimiento del ais- lamiento Bac7-2, y favorecieron el crecimiento del aislamiento Por14-1 (Cuadro1).

Ensayo en hoja desprendida.

Derivado de los resultados del ensayo en placa di- vidida, se seleccionaron las cepas B3, B9, B15 y B95, para evaluar el efecto de protección de sus COV ante la infección ocasionada por aislamientos de E. turci- cum, en hojas desprendidas de maíz. El %AFA en las hojas expuestas a los COV bacterianos fue estadísticamente menor (p < 0.05) a la registrada en las hojas del grupo testigo (Figura 4, Cuadro 2). Los valores más bajos del %AFA se registraron en los tratamientos con la cepa B95, con reducciones de la infección que oscilaron entre 95.58 y 98.63% en las hojas infectadas con los aislamientos Por14-1 y Moc2- 1, respectivamente. Los COV de la cepa B15 redujeron la infección (>80%) en las hojas de maíz después de ser inoculadas con los aislamientos fúngicos. No se observó efecto fitotóxico en las hojas de maíz por los COV bacterianos (Figura 4).

Producción de ácido cianhídrico (HCN). Se detectó producción de HCN en las cepas B3 y B95. A las 24 h de incubación de las rizobacterias, se observó viraje de color (de blanco a azul) en el papel filtro sobre el cultivo de la cepa B95, el cual se intensificó a las 48 h de incubación. En la cepa B3, se observó una coloración azul tenue, en el papel filtro a las 48 h. La intensidad del color azul en la cepa B95 su- giere que produce una mayor concentración de este COV que la cepa B3 (Figura 5).

Figura 4 Efecto de los compuestos orgánicos volátiles bacterianos, sobre la capacidad infectiva de Exserohilum turcicum, en hojas desprendidas de maíz. 

Cuadro 2 Efecto de los compuestos orgánicos volátiles (COV) bacterianos, en la capacidad infectiva de Exserohilum turci- cum en hojas desprendidas de maíz. 

Cepa Bac7-2 Moc2-1 Moc2-11 Por14-1
%AFA %RI %AFA %RI %AFA %RI %AFA %RI
B3 4.23*,c 92.82 ± 1.92 8.93b 84.17 ± 4.79 4.47b 89.98 ± 4.74 16.63b 63.74 ± 12.08
B9 18.41b 68.82 ± 7.24 4.44bc 92.12 ± 2.80 5.48b 87.71 ± 3.98 11.47b 74.97 ± 7.59
B15 7.12bc 87.92 ± 4.22 7.59b 86.55 ± 4.17 8.48b 80.98 ± 4.88 4.85b 89.40 ± 5.26
B95 1.54c 97.37 ± 1.32 0.76c 98.63 ± 0.28 1.23b 97.24 ± 1.04 2.02b 95.58 ± 1.85
CTRL 59.06a - 56.48a - 44.65a - 45.87a -

%AFA Porcentaje de área foliar afectada.

%RI Porcentaje de reducción de la infección.

* Se muestra la media.

Datos seguidos de letras distintas en la misma columna son estadísticamente diferentes de acuerdo con la prueba de Tukey (p < 0.05).

Figura 5 Detección de ácido cianhídrico volátil, emitido por rizobacterias. 

Discusión

Las características morfométricas y microscópicas de los aislamientos fúngicos, fueron similares a las reportadas para otros aislamientos de E. turcicum de la re- gión (Félix-Gastélum et al., 2018), y del mundo (Hernández-Rastrepo et al., 2018). El análisis filogenético multigen corroboró la identidad de los cuatro aislamientos fúngicos patogénicos.

La variación observada en cuanto a la severidad de la enfermedad inducida por los aislamientos, ha sido reportado en otros estudios, y se ha atribuido a la alta diversidad genética en las poblaciones de esta especie fúngica, aunado a la suscep- tibilidad de las variedades de maíz y/o a la combinación de ambos (Ahangar et al., 2016; Nieuwoudt et al., 2018; Cui et al., 2022; Bankole et al., 2023).

Se ha comprobado que cepas de géneros bacterianos como Pseudomonas, Ba- cillus, Pantoea, Paenibacillus y Sinomonas, inhiben el crecimiento micelial de E. turcicum, mediante la producción de compuestos difusibles y enzimas hidrolíticas (Sartori et al., 2020; Chen et al., 2022). Sin embargo, el efecto de los COV bacte- rianos sobre este fitopatógeno ha sido poco explorado.

En este estudio se evidencia la capacidad de los COV de las cepas bacterianas (B3, B9, B15 y B95) en la inhibición del crecimiento micelial de E. turcicum y de protección de las hojas de maíz ante el ataque de este hongo, al reducir el área foliar afectada. La actividad antifúngica de estas cepas bacterianas fue previamente eva- luada contra Rhizoctonia zeae, registrando inhibiciones del crecimiento micelial entre 40% y 50%, mediante compuestos difusibles (Morales-Ruiz et al., 2022). Los mismos autores reportaron que la cepa B95 fue ineficiente para inhibir a R. zeae, lo que contrasta con los resultados de este estudio, puesto que esta cepa registró altos valores de inhibición por COV y compuestos difusibles (Datos no mostrados), contra todos los aislamientos de E. turcicum. Adicionalmente, los COV de la cepa B95, disminuyeron por arriba del 90%, el %AFA en hojas de maíz inoculadas con los aislamientos fúngicos. Sartori et al. (2020), reportaron inhibiciones del crecimiento micelial de E. tur- cicum por COV emitidos por cepas de Curtobacterium, Pantoea y Bacillus, siendo este último género el que mostró mayor inhibición del hongo. Entre los COV producidos por estas bacterias podemos mencionar 2-Nonadecanona, indol, D-limone- no, 2-Tridecanon y, trisulfuro de dimetilo, cuya actividad antifúngica ya ha sido de- mostrada (Wu et al., 2019). Gao et al. (2017) reportaron inhibiciones de 83 y 91% en Alternaria alternata y en Botrytis cinerea, respectivamente, mediante COV de B. velezensis cepa ZSY-1. Este efecto antifúngico lo atribuyeron a los COV; pira- zina, benzotiazol, fenol y 1,1-dimetiletil. Las inhibiciones del crecimiento micelial en los aislados de E. turcicum por COV de B. velezensis cepa B15, son similares a los valores reportados por Gao et al. (2017).

Especies de Pseudomonas como P. aureaginosa y P. fluorescens producen COV como 2,5-Dimetil-3(2H)-furanona, silanediol, 2,4,4-Trimetil-1-penteno, HCN, el disulfuro de dimetilo (DMDS), trisulfuro de dimetilo (DMTS), con actividad an- tifúngica demostrada contra Botryosphaeria rhodina, R. solani, Pythium aphani- dermatum, Penicillium italicum, entre otros (Michelsen y Stougaard, 2012; Wang et al., 2020: Morales et al., 2023). Las variaciones en cuanto a los porcentajes de inhibición (4 y 80%) reportados por estos autores para P. aureaginosa y P. fluores- cens, las atribuyeron a las cepas bacteriana (antagonista) y fúngica (patógeno). Los valores de inhibición en aislados de E. turcicum por P. aureaginosa B95 fueron altos, especialmente contra el aislado Moc2-1 al inhibirlo en 98%. Este valor es superior a los documentados por los autores arriba descritos.

El uso de miembros del género Staphyloccocus como agente de control biológi- co, no es frecuente. Sin embargo, se han identificado algunas especies, que produ- cen COV con actividad antifúngica. Alijani et al. (2019), documentaron un 34.52% de inhibición del crecimiento micelial y 82.81% de inhibición en la germinación de conidios de Colletotrichum nymphaeae por el efecto de los COV emitidos por Sta- phylococcus sciuri. El óxido de mesitil, ácido acético, tolueno, o-xileno, 4-metilde- cano y 2-metilpropil éster, fueron los COV más comunes producidos por S. sciuri, todos ellos con actividad antimicrobiana corroborada (Nakkeeran et al. 2020).

Los valores de inhibición de las cepas B2 (S. warneri) y B9 (S. saccharolyticus) en este estudio, son distintos a los reportados por Alijani et al. (2019). La cepa B9 inhibió en mayor medida a los aislamientos Bac7-2 y Moc2-1, mientras que la cepa B2 solo inhibió al aislado Bac7-2 en un 26.13%. El reducido %AFA observado en las hojas de maíz inoculadas con los aislados de E. turcicum y luego expuestas a los COV de la cepa B9, podría deberse a una inhibición de la germinación de los conidios de E. turcicum, puesto que éstos se utilizaron como inóculo para infectar las hojas de maíz.

El HCN es un COV con efecto antifúngico, que interfiere con la respiración celular, al inhibir al citocromo oxidasa. Es producido por rizobacterias, especial- mente por Pseudomonas, aunque también se han reportado cepas cianogénicas de Aeromonas, Chromobacterium, Burkholderia y Bacillus (Sehrawat et al., 2022). Las especies antifúngicas P. aeruginosa, P. fluorescens, P. chlororaphis, P. putida, B. cereus, B. subtilis, B. paramycoides y B. aryabhattai, han sido reportadas como productoras de HCN (Anand et al., 2020; Shastri et al., 2020; Sehrawat et al., 2022; Riera et al., 2023). Basado en la capacidad de las cepas B95 y B3 para producir HCN, podría sugerirse que su efecto antagónico es atribuible a este COV, especial- mente en la cepa B95. Sin embargo, es posible que otros COV estén involucrados. Por otra parte, el efecto antifúngico de las cepas B9 y B15 es ocasionado por COV distintos al HCN, como los reportados por Alijani et al. (2019) para Staphyloccocus (óxido de mesitil, ácido acético, tolueno, o-xileno, 4-metildecano, 2-metilpropil éster), o los reportados por Sartori et al. (2020) para Bacillus (2-Nonadecanona, in- dol, D-limoneno, 2-Tridecanon y, trisulfuro de dimetilo). Sin embargo, no se puede descartar la participación de COV no identificados previamente.

Conclusiones

Los aislamientos fúngicos recuperados de hojas de maíz con síntomas de tizón foliar fueron identificados como E. turcicum, y se corroboró su patogenicidad. El crecimiento micelial y capacidad infectiva de E. turcicum se vieron afectados por los COV emitidos por las rizobacterias evaluadas. Las cepas B3 (Bacillus arya- bhattai), B15 (Bacillus velezensis) y B95 (Pseudomonas aeruginosa), fueron las más eficientes en la inhibición del crecimiento micelial de los aislamientos fúngi- cos y en la reducción del %AFA. La cepa B95 tiene un mayor potencial como agen- te de biocontrol contra E. turcicum, y es necesario continuar su estudio en ensayos in planta, para corroborar su efectividad. El HCN producido por las cepas B3 y B95 puede estar implicado en el efecto antifúngico que ejercen sobre E. turcicum. Las cepas B9 y B15 no produjeron HCN, sugiriendo que el antagonismo contra E. turcicum podía deberse a otros COV antifúngicos. Es necesario estudiar el perfil de volátiles de las cuatro cepas bacterianas y su efecto individual y conjunto (en mezclas) sobre E. turcicum, con el fin de explorar un posible efecto sinérgico entre COV y entre cepas bacterianas.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Dirección General de Educación Superior Universitaria e Intercultural (DGESUI), por el financiamiento de este proyecto, a través de la convocatoria de Apoyo a la Incorpo- ración de NPTC (Proyecto UDO-PTC-071). IAMM reconoce al Consejo Nacional de Humanidades Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT) por la beca de maestría otorgada. Todos los autores agradecen al Dr. Ignacio Maldonado Mendoza y al Dr. Damián Cordero Ramírez por proporcionar amablemente las cepas bacterianas evaluadas en este estudio.

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Recibido: 01 de Julio de 2024; Aprobado: 13 de Noviembre de 2024

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