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Revista mexicana de ciencias agrícolas

Print version ISSN 2007-0934

Rev. Mex. Cienc. Agríc vol.15 n.2 Texcoco Feb./Mar. 2024  Epub June 21, 2024

https://doi.org/10.29312/remexca.v15i2.3076 

Artículos

Nota de investigación

Actividad antifúngica in vitro de nanoformulados para el control de Fusarium solani

Ernesto Cerna Chávez1 

Irasema del Rosario Malacara Herrera1 

Yisa María Ochoa Fuentes1  §  

Antonio Orozco Plancarte1 

Jerónimo Landeros Flores1 

Luis Alberto Aguirre Uribe1 

1Departamento de Parasitología-Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Laboratorio de Toxicología. Calzada Antonio Narro # 1923, Buenavista, Saltillo, Coahuila de Zaragoza, México. CP. 25315. Tel. 844 4110209.


Resumen

El objetivo de la investigación fue evaluar la actividad antifúngica in vitro de dos extractos, gobernadora (Larrea tridentata L.) y mostaza (Sinapis alba L.) nanoformulados con nanopartículas de óxido de silicio y óxido de zinc (200 a 400 μ globulares), sobre el crecimiento micelial y la esporulación de Fusarium solani, uno de los fitopatógenos causante de la marchitez vascular y pudrición de raíces en al menos 100 cultivos de importancia económica. Utilizando el método medios envenenados se determinaron las concentraciones inhibitorias y el número de conidios. Los datos fueron analizados mediante un análisis probit, Anova y prueba de Tukey (p≤ 0.05). Los resultados demostraron que los tratamientos de mostaza sola presentan las DI50 más efectiva con 920.57 ppm; sin embargo, la mezcla de mostaza y gobernadora con SO2 presentó resultados significativos sobre la esporulación, con una formación de 0.35 y 0.48 millones de conidios ml-1 para gobernadora SO2 3% y mostaza SO2 5% en comparación con el testigo (7.78).

Palabras claves: crecimiento micelial; esporulación; nanopartículas

Abstract

The objective of the research was to evaluate the in vitro antifungal activity of two extracts, creosote bush (Larrea tridentata L.) and mustard (Sinapis alba L.), nanoformulated with silicon oxide and zinc oxide nanoparticles (200 to 400 μ globular) on the mycelial growth and sporulation of Fusarium solani, one of the plant pathogens causing vascular wilt and root rot in at least 100 economically important crops. Inhibitory concentrations and the number of conidia were determined using the poisoned media method. Data were analyzed using probit analysis, Anova, and Tukey’s test (p≤ 0.05). The results showed that mustard-only treatments have the most effective ID50 with 920.57 ppm; nevertheless, the mixture of mustard and creosote bush with SO2 presented significant results on sporulation, with a formation of 0.35 and 0.48 million conidia ml-1 for creosote bush 3% SO2 and mustard 5% SO2 compared to the control (7.78).

Keywords: mycelial growth; nanoparticles; sporulation

En México la producción hortofrutícola es una fuente importante de recursos económicos, ya que además de ser una actividad agrícola rentable, requiere de mano de obra para la trazabilidad del producto, ya que estos son los de mayor exportación. Así como, por su importante valor nutrimental, ya que contiene vitaminas, fibras, minerales y antioxidantes que complementan una dieta diaria de las personas (Cedillo-Portugal, 2017). Para su exportación, se deben cumplir con requisitos fitosanitarios que establecen cada uno de los países con los que México tiene convenio comercial, esto significa que tienen que estar libres de patógenos, los cuales ocasionan diferentes enfermedades en dichos cultivos, sin embargo, las enfermedades más importantes y que causan más pérdidas de producción, son hongos, que afectan la calidad del producto y el rechazo de la entrada al país exportador (SENASICA, 2020).

La lista de las enfermedades de las plantas presentada por la Sociedad Americana de Fitopatología reporta que más de 81 de las 101 plantas de importancia económica tienen al menos una enfermedad causada Fusarium spp. (Leslie y Summerell, 2006). Dentro del género Fusarium se encuentra la especie F. solani, uno de los fitopatógenos que causan marchitez vascular y pudrición de raíces en al menos 100 cultivos agrícolas (Šišić, 2018).

Para su control, se recurre principalmente a la aplicación intensiva de fungicidas, lo que genera riesgos a la salud y daños al ambiente, además, resulta poco favorable e inadecuado para controlar la enfermedad, por lo cual es importante tener alternativas para su control (El-Mohamedy et al., 2014).

Algunas de las alternativas para el control de enfermedades fungosas, son el uso de extractos vegetales y aceites esenciales. Investigaciones han mostrado que son seguros para el ambiente y los consumidores y eficaces para el control de enfermedades causadas por Fusarium, además se han realizado pruebas con formulaciones botánicas comerciales en mezclas, con extractos vegetales y microorganismos de control biológico para analizar las interacciones (Villa-Martínez et al., 2015).

Por otro lado, existe una tecnología con impacto destacable en diferentes sectores; en la agricultura tiene aplicaciones diversas, principalmente en la elaboración de nanopesticidas, la producción de macro y micronutrientes a nivel nano, haciéndolos más eficientes y sustentables (Lira et al., 2018). El objetivo del trabajo fue evaluar extractos de gobernadora y mostaza, nanoformulados con óxido de silicio (SO2) y óxido de zinc (ZnO), contra el crecimiento micelial y producción de esporas de F. solani.

El hongo F. solani se reactivó en medio de agar papa dextrosa (PDA) después de ser identificada, mediante características morfológicas según Lesley y Summer (2006), la cepa se obtuvo del Laboratorio de Toxicología del Departamento de Parasitología en la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN). Los extractos y nanopartículas (200 a 400 μ globulares) fueron adquiridos de la empresa Culta SA de CV, se obtuvieron 14 tratamientos donde se incluyen los extractos puros y los nanoformulados con SiO2 y ZnO al 1, 3 y 5%, por cada 100 ml del extracto.

Para realizar las concentraciones (0, 10, 100, 500,1 000, 3 000 y 5 000 ppm) se consideró el extracto al 100%. Para realizar los bioensayos se siguió la metodología de medio envenenado con PDA, en cajas Petri, dejando 24 h para su solidificación, en cada caja Petri se colocó un fragmento de 0.5 cm de F. solani, se incubaron a 26 °C y se tomó la medida del crecimiento del micelio a las 24 h con un vernier, hasta que el testigo alcanzó las medidas del a caja Petri.

Se tomó en cuenta el crecimiento micelial para obtener el porcentaje de inhibición mediante la fórmula: % inhibición= crecimiento micelial del testigo-crecimiento micelial del tratamiento/crecimiento micelial del testigo x 100 (Ezziyyani et al. 2004). Para el conteo de esporas se realizó con una cámara de Neubauer con base a una cuantificación de suspensión de esporas (Bustillo, 2010).

Para obtener la dosis inhibitoria media (DI50) se realizó un análisis Probit con los resultados de porcentaje de inhibición, mientras que para la formación de esporas se hizo un análisis de varianza completamente al azar con cuatro repeticiones. Cada repetición constó de tres cajas por evaluación y una prueba de comparación de medias con el método Tukey (p≤ 0.05), mediante el programa estadístico SAS System versión 9.0.

Los valores de los tratamientos de gobernadora, mostaza, solos y con las nanopartículas de SO2 y ZnO se muestran en el Cuadro 1, donde se observó para el caso de los tratamientos con gobernadora y SO2 el 5% mostró el valor más bajo de DI50 con 3 140 ppm, seguido de gobernadora SO2 al 1% con 3 204 ppm. Los valores más altos de DI50 fueron gobernadora SO2 al 3% y gobernadora sin nanopartículas con valores de 3 351 y 3 238 ppm respectivamente. Para la mezcla de gobernadora con ZnO, presentaron valores más altos, que con SO2, siendo gobernadora ZnO al 1% (DI50 de 4 739 ppm) el resultado más alto.

Cuadro 1 Dosis Inhibitoria media (DI50) sobre el crecimiento micelial de Fusarium solani por los extractos de gobernadora (Larrea tridentata) y mostaza (Sinapis alba), a diferentes porcentajes de nanopartículas de óxido de silicio y zinc. 

Tratamiento Limite Fiducial
DI50 (ppm) Inferior Superior DI90 (ppm) p-valor Ecuación de predicción
Gobernadora 3 238 2 106 4 551 21 024 <0.0001 y= (-5.536873217 ±1.5773482429)
Gobernadora/Silicio 1% 3 204 2 661 3 773 12 065 <0.0001 y= (-7.801241684 ±2.225340777)
Gobernadora/Silicio 3% 3 351 2 811 3 921 11 840 <0.0001 y= (-8.241009222 ±2.3377709636)
Gobernadora/Silicio 5% 3 140 2 612 3 692 11 897 <0.0001 y= (-7.7458 ±2.215055154)
Gobernadora/Zinc 1% 4 739 4 168 5 292 9 668 <0.0001 y= (-15.2126571 ±4.1387039234)
Gobernadora/Zinc 3% 4 061 3 391 4 640 9 664 <0.0001 y= (-12.28192208 ±3.4035029437)
Gobernadora/Zinc 5% 3 988 3 139 4 684 10 228 <0.0001 y= (-11.2798788 ±3.1326844079)
Mostaza 920.57 827.41 1 010 2 573 <0.0001 y= (-8.51048383 ±2.8712269152)
Mostaza/Silicio 1% 1 281 1 127 1 414 2 429 <0.0001 y= (-14.31996916 ±4.60831284193)
Mostaza/Silicio 3% 1 308 1 241 1 373 2 278 <0.0001 y= (-16.58320233 ±5.3206547718)
Mostaza/Silicio 5% 1 298 1 240 1 353 2 188 <0.0001 y= (-17.60324779 ±5.6541638072)
Mostaza/Zinc 1% 1 231 1 064 1 368 2 611 <0.0001 y= (-12.11889233 ±3.9218341752)
Mostaza/Zinc 3% 1 329 1 204 1 442 2 501 <0.0001 y= (-14.57031787 ±4.6649226381)
Mostaza/Zinc 5% 1 244 1 168 1 314 2 191 <0.0001 y= (-16.14253382 ±5.215779407)

Al respecto, Tequida-Meneses et al. (2002) al evaluar la actividad antifúngica de extractos (gobernadora), los resultados mostraron una inhibición de Fusarium spp., hasta de 100%, mientras que Huang (2011) al evaluar óxido de silicio demuestra que la severidad de la enfermedad por F. oxysporum f. sp. radicis-lycopersici disminuyó considerablemente al trasplantar plantas de tomate en solución nutritiva adicionadas con este elemento. Para los tratamientos de mostaza, los valores más bajos, los presentó mostaza sin las nanopartículas con DI50 de 920.47 ppm, Drakopoulos et al. (2010) demostraron que mostaza ayuda a controlar enfermedades causadas por Fusarium.

Por otro lado, mostaza con ZnO al 3% fue la DI50 más alta de 1329 ppm, seguido de mostaza con SO2 al 1, 3 y 5% (1 281, 1 308 y 1 298 ppm respectivamente), mientras que mostaza con ZnO al 1% y al 5% donde obtuvieron las DI50 con 1 231 y 1 244 ppm. Lo que coincide con lo reportado por Siddiqui et al. (2019) en una investigación realizada sobre el efecto inhibitorio de nanopartículas de Zinc se encontró que fue el mejor de los tratamientos sobre F. solani. En cuanto a la actividad de la esporulación los tratamientos de mostaza a la dosis más alta (500 ppm) presento una inhibición total (Cuadro 2).

Cuadro 2 Efecto de las nanopartículas de óxido de silicio y zinc en la esporulación de Fusarium solani. 

Extractos Tratamientos
Concentración Testigo 1% SO2 3% SO2 5% SO2 1% Zn 3% Zn 5% Zn
0 7.78 b 7.78 a 7.78 a 7.78 a 19.78 b 19.78 b 19.78 a
Gobernadora 1 000 15.84 a 1.38 b 1.89 b 0.747 b 25.54 ab 15.41 b 26.93 a
3 000 18.29 a 1.17 b 1.22 b 0.48 b 35.25 a 17.38 b 27.04 a
5 000 13.38 ab 1.12 b 0.35 b 0.64 b 17.28 b 45.4 a 27.2 a
0 7.78 a 7.78 a 7.78 a 7.78 a 19.78 a 19.78 a 19.78 a
Mostaza 1 000 0.85 b 5.81 ab 2.45 b 3.68 b 15.38 ab 8.64 b 8.9 b
3 000 0.37 b 4.58 b 1.49 b 0.48 c 5.22 bc 5.44 bc 2.18 bc
5 000 0 b 0 c 0 b 0 c 0 c 0 c 0 c

Medias con la misma letra entre columnas son estadísticamente iguales Tukey (p≤ 0.05).

Para el extracto de gobernadora con SO2 al 3% a dosis de 5 000 ppm presentaron el menor número de esporas 0.35 millones de conidios ml-1, seguido de SO2 al 5% a dosis de 3 000 pp (0.48), los valores más altos los presento gobernadora con ZnO 3% en la dosis de 5 000 ppm con 45.40 millones ml-1, seguido de ZnO 1% en la dosis de 3 000 ppm (35.25), superando al testigo que presentó el mayor valor con 7.8 millones de conidios ml-1.

Para el extracto de mostaza la concentración de 5 000 ppm ya sea solo o en mezcla con nanopartículas inhibió 100% en la producción de esporas, otros resultados con valores bajos los presentó mostaza sola en la dosis de 3 000 ppm con 0.37 millones ml-1, seguido de mostaza más SO2 al 5% en la dosis de 3 000 ppm con 0.48 y mostaza SO2 al 3% en la dosis de 3 000 ppm con 1.49.

Estos resultados coinciden con los reportados por Singh et al. (2017), quienes probaron 12 productos botánicos contra Fusarium oxysporum, donde la mostaza inhibió el 93.75% del hongo. Los extractos de gobernadora se han utilizado como estrategia ecológica y se ha evidenciado como una alternativa para un manejo integrado para Fusarium (Peñuelas-Rubio) y estos al estar enriquecidos con nanopartículas elevan su efectividad para el control de F. solani.

Los tratamientos con ZnO mostraron los valores más altos, con gobernadora el 70% los resultados son más altos que el testigo, donde la menor producción de esporas la presentó gobernadora con Zn al 3% a una concentración de 1 000 ppm con 15.41 millones de conidios ml-1, en tanto a los de mostaza con ZnO el mayor número de esporas se observa a la concentración de 1000 ppm después del testigo con 15.38 millones de conidios ml-1, Labiadh et al.(2016) reportaron que las nanopartículas de ZnO tienen mejor efecto antibacteriano que antifúngico.

Conclusiones

El extracto de mostaza inhibió el crecimiento micelial de F. Solani, pero la mezcla de mostaza adicionados con nanopartículas de SO2 y de gobernadora con SO2 mostraron inhibición en la esporulación.

Bibliografía

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Recibido: 01 de Enero de 2024; Aprobado: 01 de Febrero de 2024

Autora para correspondencia: yisa8a@yahoo.com

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