Mes: diciembre 2020

Nombre: Coniothyrium minitans

Tipo: Microbiano (hongo)

Categoría toxicológica de acuerdo con la EPA de EE. UU.: III “Precaución”

USDA-NOP: Considerado no sintético, permitido. Los métodos preventivos, culturales, mecánicos y físicos deben ser la primera opción para el control de plagas, y las condiciones para el uso de un material biológico deben documentarse en el plan del sistema orgánico (NOP 2000).

Descripción del material: Coniothyrium minitans es un hongo que se utiliza como agente de control biológico contra los patógenos fúngicos Sclerotinia sclerotiorum y Sclerotinia minor (causantes del moho blanco en muchas especies de plantas). Identificado por primera vez en 1947, Coniothyrium minitans se encuentra en la naturaleza y puede encontrarse en suelos de todo el mundo (Pavlitz y Belanger 2001).

Este hongo de biocontrol se vende como conidios (esporas), que se secan y se mezclan con glucosa. Luego, el producto se mezcla con agua y se asperja sobre el suelo (Fravel 1999).

Modo de acción: Coniothyrium minitans es un hongo hiperparásito que ataca y destruye los esclerocios (estructuras de hibernación) de Sclerotinia sclerotiorum, Sclerotinia minor y Sclerotinia trifoliorum que se encuentran en el suelo (Kuepper 2001). Normalmente, estos esclerocios germinan en primavera y verano, produciendo esporas que infectan muchos cultivos. Si se aplica Coniothyrium minitans justo después de la cosecha en el otoño o a principios de primavera, muchos de los esclerocios son destruidos.

En EE. UU.  sólo hay una cepa de Coniothyrium minitans (CON / M / 91-08) etiquetada para su uso como control biológico.

Tipos de patógenos que controla: Coniothyrium minitans controla solo tres hongos fitopatógenos; Sclerotinia sclerotiorum, Sclerotinia minor y Sclerotinia trifoliorum. Estos patógenos del género Sclerotinia tienen una amplia gama de huéspedes en diferentes especies de plantas, incluidas muchas hortalizas y ornamentales. Comúnmente causan el moho blanco en los cultivos de coles y leguminosas y ocasionalmente se encuentran en tomates y pimientos. Además, provocan la caída de hojas en la lechuga y el moho blanco en las zanahorias, especialmente durante el almacenamiento.

Guías de formulación y aplicación: Coniothyrium minitans se vende en un producto comercial como gránulo dispersable en agua, que se aplica directamente a la superficie del suelo. Es necesario realizar una cobertura completa y uniforme para obtener un tratamiento eficaz. Después de la aplicación y antes de plantar, las esporas de hongos deben inocularse en los primeros 5.0 centímetros del suelo. Para evitar desenterrar nuevos esclerocios, no se debe alterar el suelo por debajo de la profundidad de tratamiento.

Esta incorporación se puede realizar mediante aplicación de agua al cultivo (aspersión o riego). También se puede aplicar a los restos de plantas durante el otoño, después de la cosecha.

La vida útil de los conidios presentes en el producto comercial es superior a 6 meses, después de 18 meses, la actividad se reduce un 25%. Es nocivo si se ingiere, si se absorbe a través de la piel o se inhala. La etiqueta requiere que quienes lo apliquen usen camisas de manga larga, pantalones largos, guantes impermeables, zapatos y calcetines. Además, quienes lo mezclan, cargan y aplican deben usar respiradores con filtro de polvo / neblina.

Intervalo de reingreso (IDR), e intervalo a cosecha (IAC): El Estándar de Protección de Trabajadores de la EPA requiere un mínimo de 4 horas antes de volver a ingresar a un campo tratado. El intervalo a cosecha es de cero días.

Efecto sobre el medio ambiente: El riesgo que representan las aplicaciones del producto para el medio ambiente parece ser bajo. Coniothyrium minitans es resistente a la descomposición por la luz, pero no a las altas temperaturas (por encima de los 40°C). Es insoluble y se ha descubierto que tiene una baja toxicidad para los peces y las algas. En ausencia de esclerocios de Sclerotium (su fuente de alimento), se cree que su capacidad de control biológico persiste a niveles bajos.

Efectos en la salud humana:  En términos de salud humana, el riesgo parece ser mínimo. La Toxicidad de Coniothyrium minitans a diferentes formas de exposición es la siguiente:

Dosis oral aguda LD50 (rata) Relativamente no tóxica (>2500mg/kg)

Dosis dermal aguda LD50 (rata) Relativamente no tóxica (>2500mg/kg)

Dosis intraperitoneal aguda LD50 (rata) Relativamente no tóxica (>2000mg/kg)

Dosis por inhalación aguda (rata) Relativamente no tóxica (>12.74 mg/litro de aire)

Irritación de los ojos (conejo) Ninguna

Irritación de la piel (conejo) Ninguna

Referencias: Caldwell, B., Sideman, E., Seaman, A., Shelton, A., & Smart, C. (2013). Resource Guide for Organic Insect and

                       Disease Management. Geneva, New York: CALS Communications.

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Si contemplamos el panorama agrícola convencional, los 2 microelementos más ampliamente utilizados en la producción de cultivos extensivos son el Boro y el Zinc. Es muy común que los productores apliquen Zinc en el surco al momento de la siembra como arrancador, pero no aplican Manganeso ni Fierro con este propósito.

Cuando comenzamos a considerar esto y a comprender el potencial redox del suelo, es decir su capacidad reductora u oxidativa, de pronto se vuelve muy claro que la razón por la que el Zinc se ha convertido en un elemento fudamental y su uso se ha vuelto más generalizado, es porque no experimenta cambios redox. El Zinc no está en el suelo en diferentes estados de oxidación, no cambia de reducido a oxidado y viceversa. Este elemento siempre se encuentra en el suelo en la forma Zn⁺⁺, por lo que siempre está disponible para las plantas.

Posiblemente la razón por la que no se han observado las respuestas favorables de rendimiento que el Manganeso y el Fierro pueden provocar en la Agricultura de producción comercial, es porque se están aplicando productos en en entorno inadecuado, esto es, en un ambiente oxidado en el cual se oxidan inmediatamente y la planta no se beneficia de ellos. No es que el producto no sea efectivo, sino que se aplicó a un suelo que lo oxidó inmediatamente y las plantas no pudieron aprovecharlo.

Cuando hacemos un análisis de savia y equilibramos los niveles de micronutrentes, ciertamente el zinc es importante ya que nos da un mayor tamaño de hoja, una mayor capacidad de fotosisntesis, etc. pero no al nivel que lo hacen el Manganeso y el Fierro. Estos 2 microelementos también tienen una influencia muy significativa en la fotosíntesis y en el desempeño del cultivo, sin embargo, son subestimados y excluidos porque históricamente se han aplicado en la forma equivocada y en un ambiente inadecuado.

Consideraciones importantes de Manejo nutricional y del entorno redox

– La mejor fuente de Silicio para un cultivo es una intensa actividad microbiana. Existe una correlación directa entre la actividad microbiana y la absorción de Silicio por parte de las plantas.

  Para el combate de plagas y/o enfermedades se sugiere aplicar Silicato de Potasio via foliar, por separado, ya que en un material difícil de mezclar.

– Si el estiércol líquido está debidamente fermentado, entonces estará reducido. Hoy en día mucho estiércol liquido no está realmente fermentado. No tiene una adecuada actividad biológica, por ello forma costras y presenta un sedimento lodoso. Eso es un indicador de que la actividad biológica prácticamente se ha detenido, y dado que tiene un alto contenido de sal, tenemos algo que es biológicamente anaeróbico, y en su mayor parte también biológicamente muerto.

-En base a la experiencia hemos detectado que no existe una correlación entre los niveles de Manganeso reportados en un análisis de suelo y la absorción de Manganeso por parte del cultivo (al parecer, el análisis de suelo también recoge el Manganeso oxidado). Es posible que los suelos tengan altos niveles de Manganeso y, sin embargo, el cultivo tenga una pobre absorción. Cabe mencionar que el método de extracción Melich 3 o la extracción mediante acetato de amonio no nos dan una representación de la reserva total de Manganeso o Fierro del suelo. Si se realiza un ensayo de minería en un laboratorio, se verá rápidamente que muchos suelos tienen cientos o miles de libras de Manganeso y Fierro en las seis pulgadas superiores, lo cual es una reserva muy importante.

 El Manganeso es esencial como cofactor enzimático de una enzima específica necesaria para que se lleve a cabo la hidrólisis del agua. Este elemento no se consume en sí mismo, simplemente repite el proceso una y otra vez. No es que se tenga que aplicar constantemente, pero ciertamente el cultivo requiere de un suministro constante que el suelo debe ser capaz de proporcionar diariamente durante el ciclo del cultivo.    

–Aunque actualmente muchos opinan que la labranza en general es una práctica negativa, esto no es así, todo depende del contexto. Un suelo compacto que no tiene buena infiltarcion de agua tampoco va a tener un buen intercambio gaseoso por lo que demanda condiciones de aireación y se beneficiaria de las prácticas de labranza para iniciar su proceso de desarrollo, sin embargo, la labranza tampoco debe ser una actividad necesaria a largo plazo.

-Probablemente los niveles altos de bicarbonatos en el agua de riego, tengan un mayor impacto en la oxidación en comparación con las aportaciones de fertilizantes oxidantes   

–Si bien es cierto que hay un efecto redox en la disponibilidad del Fósforo, este no es tan significativo como el que ejerce la biología. De hecho, la biología del suelo debería ser la promotora de la absorción de este elemento.

 Los aniones macronutrientes Fósforo (P), Azufre (S) y Nitrógeno (N) tienen oscilaciones redox muy amplias. En el caso del   Nitógeno, por ejemplo, los estados de oxidación pueden variar de N ^-3 a N⁺⁴ (todos los componentes que se forman en la conversión del Amonio al Nitrato), para el azufre se tienen Sulfuro, Sulfatos, etc., en el caso del Fósforo tenemos fosfuros, fosfatos, etc. Desde una perspectiva química, dichos elementos están más disponibles en algunos de los estados de oxidación mencionados, sin embargo, cuando se trata de un sistema biológico el propósito es que la planta absorba dichos nutrientes mediados por la biología del suelo. Es decir, lo que se busca es tener un suministro biológico en lugar del suministro iónico.

-Hemos observado que los cultivos producidos con acolchado plástico en bandas de 3 a 5 pies de ancho (0.90 a 1.5 m), pueden producir abundantes comunidades microbianas debajo de este. Al parecer la biología parece no sufre de lo que apreciaríamos como un limitado intercambio gaseoso.  Los efectos negativos significativos se han visto cuando tenemos plástico aéreo, como en el caso de un invernadero donde hay plástico de 30 pies de ancho (9.0 m) que delimita el espacio de crecimiento de las plantas, y esto a su vez limita la disponibilidad de CO₂ y también limita la biología.

–La avena y el trigo sarraceno manejados en hileras como cultivos de cobertura entre cultivos perennes como la uva por ejemplo; si se cortan en su etapa de madurez, proporcionarán el mismo beneficio que cuando se manejan en rotación con cultivos anuales como en el caso de maíz. Esto se debe a la población microbiana que hay en el sistema radical y no a un beneficio por la incorporación del cultivo de cobertura. Se trata de un efecto que dichos cultivos   (avena y trigo sarraceno) tienen en el sistema de raíces y los tipos de biología con los que establecen una relación Simbiótica, mismos que tienen un efecto reductor muy fuerte en el suelo.

–El potencial redox en el suelo se puede medir con instrumentos llamados ORP (potencial de reducción de oxidación) y  la medición se puede realizar de forma muy simple; sin embargo, a pesar de la importancia del equilibrio redox, no es  necesario hacerla. Dicha medición no es significativa debido a que continuamente hay fluctuaciones en uno u otro sentido (oxidación-reducción). Es decir, si se presenta una pulgada de lluvia (25 mm), el suelo se va a mostrar reducido y cuando se seca se va a mostrar muy oxidado. Por ello, lo más importante no es el dato obtenido de la medición, sino el tipo de población microbiana presente, ya sea una población microbiana reductora que es supresora de enfermedades o bien una población microbiana oxidante que favorece la presencia de éstas.

 En conclusión, podemos decir que la biología existente en el suelo es mas importante que la cifra química obtenida.

Fuente: “How to release Manganese and Other Metals from Soil Reserves” Webinar hosted by AEA. Featuring John Kempf 

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Podemos utilizar algunas prácticas culturales para cambiar los suelos al estado reducido y alejarlos de la oxidación. No es que la oxidación en si misma sea un problema o que sea nociva; de hecho, se necesita tener algo de oxidación en el suelo. Sabemos que es necesario tener un buen intercambio gaseoso y que el oxígeno fluya en el perfil; el problema es que como consecuencia de nuestras prácticas culturales tradicionales hemos afectado el proceso de oxido-reducción.

Realmente nuestros suelos están fluctuando todo el tiempo. Si tenemos condiciones de sequía, se mueven en dirección a la oxidación y cuando se saturan, se mueven en dircción a la reducción, se supone que continuamente hay oscilaciones. Un suelo sano tiene la capacidad de amortiguar (atenuar) la velocidad con la que se presentan estas fluctuaciones, de lo contrario, los cambios hacia uno y otro lado serían muy rápidos y se produciría mucha inestabilidad.

“Equilibrar” es el término científicamente correcto para referirnos a la capacidad de los suelos para amortiguar los cambios rápidos de oxidación–reduccion que se presentan, por eso se habla de “equilibrio redox”

Como se mencionó anteriormente, el problema no es que nuestros suelos se oxiden ocasionalmente, el problema es que como resultado dell manejo agrícola que se ha hecho a través del tiempo (prácticas tradicionales de labranza, aplicaciones de cal agrícola y de fertilizantes químicos), nuestros suelos se han movido hacia la dirección de oxidación hasta el punto de estar predominantemente oxidados, y no están desplazándose hacia la dirección de reducción, es decir, no están regresando al estado reducido. Asi pues, nuestra labor es ayudar a que retomen esa dirección, en otras palabras, facilitar la fluctuación de la oxidación a la reducción. Si logramos hacer esto, podremos tener un aumento en la disponibilidad de micronutrientes, en el rendimiento y en la calidad de nuestros cultivos y en la resistencia a plagas y enfermedades, mismo que corresponderá a una mayor disponibilidad de Manganeso y Fierro y al incremento en la presencia de microorganismos supresoresde enfermedades.

Algunas prácticas de manejo agrícola para llevar los suelos en dirección a la reducción son las siguientes:

– Reducir la labranza. El propósito es reducir la aireación paradisminuir el efecto oxidante. En ciertos entornos de cultivo esto no es posible, sin embargo, lo es en muchos más de los que suponemos. Si bien es cierto que algunos suelos necesitan aireación; hoy en día, la mayoría de los suelos agrícolas están sobre aireados.

– Establecer abonos verdes: Este es uno de los principios fundamentales de los sistemas de agricultura regenerativa para mantener los suelos cubiertos. La Fotosíntesis es uno de los procesos reductores más eficientes que se conocen en los sistemas biológicos. De manera que cuando las plantas fotosintetizan activamente, se logra el efecto de reducir el ambiente del suelo a largo plazo. Por este motivo, es necesario tener los suelos cubiertos con plantas en crecimiento, nunca debemos tener suelos desnudos y expuestos.

– Rotaciones de cultivos: Especialmente utilizando algunos de los cultivos más reductores. Hay muchas plantas de las que desconocemos el impacto sobre la biología del suelo. Suponemos que cuando están completamente sanas son resistentes a plagas y enfermedades y pueden tener un impacto reductor debido a los diferentes tipos de metabolitos secundarios que producen y envían a través del sistema radical. Algunos cultivos tienen un efecto reductor muy marcado, incluso cuando no están en un nivel de sanidad óptimo. Este es el caso de las avenas, el trigo sarraceno, la alfalfa, la mayoría de las leguminosas (leguminosas forrajeras, trébol), plantas del género Brassica y el maíz no transgénico.

  El maíz transgénico tiene un efecto oxidante; el trigo tiene un efecto oxidante muy fuerte (al menos las variedades modernas de trigo) y suponemos que el centeno es relativamente neutral, tal vez se ubique en el lado ligeramente oxidante.

  La conclusión es que en nuestras mezclas de cultivos de cobertura y en nuestras rotaciones de cultivos, necesitamos tener una proporción importante de las especies que previamente enlistamos como reductoras, tanto como sea posible, para mover el suelo en dirección a un ambiente reducido.

– Mantener los suelos húmedos: Esto nos lleva nuevamente a conservar los suelos cubiertos. En un contexto donde el riego es importante, puede ser una estrategia muy útil para el control de enfermedades.

Algunos microorganismos como Fusarium y Rhizoctonia dependen de la oxidación del Manganeso en las proximidades de la raíz y no pueden causar una infección cuando el suelo está húmedo. Por ello, si estamos produciendo una sandía que tiene susceptibilidad a Fusarium, el simple hecho de asegurarse de tener un buen riego y de mantener el suelo húmedo en la hilera puede terminar con el problema.

– Evitar las aplicaciones de fertilizantes de síntesis química, nitratos y piedra caliza: La piedra caliza, que contiene  Oxígeno en forma de Carbonatos, tiene un efecto oxidante significativo, por lo que solo hay que aplicarla cuando se necesite Calcio y no en base al pH. Por otra parte, las aplicaciones foliares que intensifican la fotosíntesis son un factor que puede tener un impacto reductor significativo. Como se mencionó anteriormente, la fotosíntesis es un proceso bioquímico que tiene un efecto reductor muy fuerte sobre la biología del suelo, asi que cualquier aplicación foliar que la impulse puede lograr dicho efecto.

Hemos observado que cuando manejamos un cultivo de cobertura e incluimos estas sugerencias de manejo, la disponibilidad de Manganeso y Fierro puede aumentar muy rápidamente a corto plazo.

Por ejemplo, si tuvimos un cultivo de cobertura de avena, esperaríamos ver un aumento en la absorción de Manganeso en el cultivo subsecuente. Se sabe que los cultivos de maíz que siguen a uno de avena son de mayor rendimiento y lo mismo ocurre cuando se siembra soya después de avena. En estos casos se obtiene un rendimiento significativamente más alto y una mayor resistencia a enfermedades debido al aumento en la disponibilidad de Manganeso que proporciona el cultivo de cobertura.

En base a lo que hemos observado podemos decir que hasta que no se llegue al punto en el que los suelos aumenten el suministro de Manganeso y Fierro a la planta, es una pérdida de dinero aplicar ambos elementos al suelo y esperar que se solucione el problema de abastecimiento, esto no funciona. Es decir, no hay una mayor absorción de Manganeso y Fierro del suelo, porque mientras éste permanezca oxidado, cualquier cosa que se aplique, se oxida rápidamente y las plantas no lo absorben.  Por lo anterior, la solución a corto plazo para incrementar la fotosíntesis, es aplicar Manganeso y Fierro en forma foliar; pues en tanto que el suelo no los esté liberando, digamos que hay que alimentar el cultivo “con cuchara”. Muy frecuentemente los agricultores no quieren hacer esto y argumentan no estar preparados para ello; sin embargo, si están aplicando herbicidas, fungicidas e insecticidas, pueden aprender a nutrir su cultivo por vía foliar. En este sentido, las recompensas económicas son significativas por la importancia que el Manganeso desempeña para el proceso de fotosíntesis. A partir de aplicaciones foliares de Fierro y Manganeso podemos ver aumentos sustanciales en rendimiento y calidad; se trata de una aplicación con un retorno de inversión muy considerable.

Mover los suelos en dirección a la reducción para llevarlos a un equilibrio redox puede aumentar la disponibilidad de Manganeso y Fierro para la planta de 1x a 40x (medido por la absorción del cultivo), lo cual es un cambio importante. Tan solo aumentar la disponibilidad de Manganeso en un 100% (1x), realmente es muy relevante. Si por ejemplo en el perfil de suelo se tienen 2 onzas por acre (0.140 kg/ha) de Manganeso reducido, esto aumentaría a 4 onzas por acre (0.28 kg/ha) de Manganeso disponible, lo que va a tener un impacto significativo tanto en el rendimiento como en la resistencia a las enfermedades. De aquí que un aumento de 1x puede ser enorme.

En conclusión, cuando el entorno redox y la biologia asociada están funcionando correctamente, se puede suministrar el 100% de los requerimientos de Manganeso y Fierro de un cultivo simplemente liberando lo que está en el perfil del suelo. Estos son 2 de los micronutrientes que tienen algunos de los impactos más significativos en lo que respecta al rendimiento y la resistencia a las enfermedades.

 Fuente: “How to release Manganese and Other Metals from Soil Reserves” Webinar hosted by AEA. Featuring John Kempf    

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Cuando pensamos en oxidación versus reducción y tomamos al Manganeso como ejemplo (aunque esto también es cierto para otros minerales traza como el Fierro, el Cobalto y el Cobre); este elemento solamente es biodisponible y fisiológicamente activo para las plantas en su forma reducida, es decir,  tenemos formas reducidas versus formas oxidadas (Manganeso reducido ð Mn⁺⁺ / Manganeso oxidado ðMn⁺⁺⁺⁺ )

Existen múltiples estados de oxidación, en el caso del Fierro se puede tener un doble, triple o cuádruple positivo (Fe⁺⁺, Fe⁺⁺⁺, Fe⁺⁺⁺⁺).  Al respecto, es importante establecer una diferencia significativa que hemos observado en campo en relación con ambos elementos.

Las plantas no parecen absorber Manganeso en estado oxidado, por lo que es posible tener suelos con altos niveles de Manganeso y que el análisis foliar y el análisis de savia reporten que el cultivo es deficiente.

A diferencia de lo que sucede con el Manganeso, cuando se tienen suelos con altos niveles de Fierro (cabe mencionar que la mayoría de los suelos tienen niveles altos de Fierro oxidado y niveles bajos de Fierro reducido); si el suelo tiene una gran cantidad de Fierro oxidado, la planta lo toma, y es posible que el análisis foliar reporte niveles altos de Fierro, pero el análisis de savia reporte una deficiencia. Esto quiere decir que, aunque el Fierro está siendo absorbido por la planta en su forma oxidada, no es fisiológicamente activo dentro de ella y se almacena en las vacuolas. Empíricamente esto es muy fáicl de corroborar. Si los resultados de un análisis foliar reportan que tenemos niveles altos de Fierro, podemos constatarlo simplemente realizando una aplicación foliar de dicho elemento en el estado de oxidación correcto y observando si se obtiene una respuesta excepcionalmente fuerte por parte del cultivo.

Una consideración importante es que las plantas tienen un potencial ascendente para incrementar su proceso de fotosíntesis y seleccionamos al Manganeso como ejemplo, debido a la importancia que tiene para lograr esto.

La mayoría de las plantas que aceptamos como normales están fotosintetizando entre el 15 y 20% de su eficiencia fotosintética inherente. ¿Que pasa si podemos aumentar esta eficiencia al 40 o 60%? Obtenemos un extraordinario aumento en el secuestro de Carbono, mejor desempeño de la planta y mayor rendimiento. Ahora bien, ¿que se necesita para pasar del 15% al ​​40% de eficiencia fotosintética? ¿Que se requiere para lograr ese objetivo? Los factores que se deben tener en cuenta para alcanzarlo son bastante simples:

Necesitamos tener niveles adecuados de CO₂, niveles adecuados de humedad, buenas concentraciones de clorofila en la planta y luz solar.  Todos sabemos que se requieren estos 4 elementos, pero hay un quinto elemento y se trata del úniconutriente que vale la pena mencionar por separado, y ese es el Manganeso.

El primer paso del proceso de fotosíntesis consiste en que la molécula de agua, que fue absorbida por la planta, tiene que ser disociada en iones Hidrógeno (H) e Hidroxilo (OH); es decir, pasamos de H₂O a H⁺y OH^–. Este momento de separación de la molécula de agua se denomina “hidrólisis del agua” y las enzimas que se requieren para que se lleve a cabo (metaloproteínas), requieren del Manganeso como cofactor. Por consiguiente, debido a que muchos cultivos tienen deficiencia de Manganeso, este elemento se convierte en un importante factor limitante de la fotosíntesis.

En muchos casos hemos podido observar que el Manganeso tiene un impacto significativo en el incremento del rendimiento y en el aumento de la resistencia a enfermedades por ser fundamental para aumentar la fotosíntesis y por ser comúnmente deficiente.

En comparación con la década de los 70´s y debido a que la labranza tiene un efecto oxidante, actualmente muchos suelos agrícolas están excesivamente oxidados como resultado de la realización de prácticas culturales que tradicionalmente se han utilizado.

Biología aeróbica versus anaeróbica y bacterias en el contexto de un entorno redox

El siguiente gráfico redox es de Olivier Hussan, ingeniero agrónomo especializado en agronomía tropical y doctorado en Agronomia en la Universidad de Wageningen en los Países Bajos. En el colocamos 4 ovalos que representan 4 diferentes grupos de organismos. Es importante dejar claro que no están colocados con precisión, sino solo a manera de ilustrar una idea. Podemos observar que si nos desplazamos hacia la parte superior derecha tenemos un ambiente más oxidado, y a medida que nos movemos hacia la parte inferior izquierda tenemos un ambiente más reducido.

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Cuando se habla sobre las bacterias y la biología del suelo, generalmente se menciona aeróbico versus anaeróbico, blanco y negro, bueno contra malo. Sin embargo, como se puede ver en el gráfico, la reducción versus la oxidación ocurre en un rango, es decir, aeróbico versus anaeróbico sucede en un rango, no se trata de opuestos.

Las bacterias aeróbicas ubicadas en la parte superior derecha del grafico, son un elemento importante. Cuando son dominantes en un ambiente de suelo y están muy cerca del Manganeso, el Fierro, etc., absorben parte de estos minerales, la usan para sus propias células y la envían de regreso al entorno. Esta interacción microbiana tiene un claro efecto oxidante, por lo que otra forma de referirnos a bacterias aerobicas versus bacterias anaeróbicas es señalarlas como bacterias oxidantes versus bacterias reductoras.

Las bacterias aeróbicas tienden a producir un efecto oxidante y limitan la disponibilidad del Manganeso, Fierro y otros microelementos metálicos en el perfil del suelo, por lo que también son promotoras de enfermedades, en otras palabras, las empeoran. De hecho, muchos patógenos están en este grupo aeróbico, Fusarium, Verticillium, Phytophthora, Pythium, etc., aunque hay excepciones, son oxidantes y dependientes de la presencia de Manganeso oxidado, además tienen la capacidad de convertir el Manganeso en el sistema radical de la planta a la forma oxidada a fin de producir una infección (no pueden hacerlo sin cambiar el Manganeso a la forma oxidada). Si bien es cierto que muchas enfermedades están en este grupo aeróbico, también hay algunos patógenos y enfermedades que se encuentran en el extremo opuesto, es decir, se ubican en el grupo anaeróbico, en el lado inferior izquierdo del gráfico.

La parte más interesante del gráfico es que hay 2 grupos en la parte media, acerca de los que usualmente no escuchamos mucho: aeróbicos facultativos y anaeróbicos facultativos. El término facultativo en un lenguaje sencillo significa simplemente que estos organismos pueden prosperar tanto en ambientes ligeramente aeróbicos como ligeramente anaeróbicos. Tienen preferencia por alguno, pero pueden sobrevivir en ambos ambientes, y son estos 2 grupos que podemos ver en el centro del grafico los que comprenden a los organismos supresores de enfermedades. Los microorganismos de estos grupos suprimen la actividad de los microorganismos de los 2 grupos que se ubican en los extremos opuestos del grafico: el grupo aeróbico y el anaeróbico. Particularmente los organismos anaeróbicos facultativos, modifican el Manganeso, Fierro y demás; es decir, usan los electrones del Manganeso, el Fierro y los metales existentes en el perfil del suelo y los convierten a la forma reducida. En consecuencia, cuando están presentes en el suelo, la disponibilidad de Manganeso y Fierro aumenta significativamente.

Se necesitan diferentes entornos redox para que se manifiesten diferentes tipos de hongos, diferentes tipos de bacterias y diferentes enfermedades. Al respecto, ambos ambientes, aeróbicos facultativos y anaeróbicos, facultativos, son supresores de enfermedades.

 Fuente: “How to release Manganese and Other Metals from Soil Reserves”

                                                                                                                                      Webinar hosted by AEA. Featuring John Kempf

Parte 1

A medida que hemos empezado a prestar atención al ambiente redox (oxidación-reducción) en el suelo nos hemos dado cuenta de que es necesario suministrar el Manganeso y el Fierro en los estados de oxidación correctos

En muchos lugares y en diversos cultivos con los que hemos trabajado utilizando el análisis de savia, hemos observado que la mayoría (más del 90%), son deficientes en Manganeso y Fierro, a pesar de que en muchos casos los suelos tienen niveles extremadamente altos de ambos elementos, particularmente de Fierro.

Sabemos que el Fierro constituye el 4.0 % de la corteza terrestre y no habría razón por la cual los cultivos deban presentar deficiencia cuando el análisis de suelo reporta que hay niveles excesivos de este elemento.

El análisis foliar muestra que las plantas están absorbiendo niveles excesivos de Fierro, sin embargo, desde un enfoque funcional, los cultivos tienen deficiencia. La solución que hemos desarrollado a corto plazo, es realizar aplicaciones foliares de Fierro y Manganeso para aumentar el rendimiento fotosintético de las plantas y con el tiempo, mejorar la disponibilidad de ambos elementos en el suelo a fin de no ser dependientes de las aplicaciones foliares y tener que usarlas a largo plazo.

¿Cuáles son las prácticas de manejo que podemos implementar para aumentar la liberación y la disponibilidad de las formas correctas de Manganeso y Fierro del perfil del suelo?

Cuando pensamos en liberar Manganeso y otros elementos del perfil del suelo, una consideración importante es que hay casos de suelos arenosos o bien de suelos que debido a sus características geológicas tienen niveles muy bajos de micronutrientes en el perfil, aunque son la excepción.  Aunque la mayoría de los suelos agrícolas tienen una gran cantidad de Manganeso, Fierro y de otros microelementos, la mayoría de las plantas hoy en día son deficientes. Anteriormente la situación no era así, de hecho, podemos decir que esto ha ocurrido en los últimos 40 o 50 años. Al parecer se trata de una condición relativamente reciente, resultado de la realización continua de diversas prácticas de manejo agronómico a lo largo del tiempo.

La base para entender la disponibilidad de estos microelementos es comprender el proceso de oxidación-reducción y conocer el ambiente redox del suelo. Es un tema muy importante, podemos decir que es más importante para los agricultores y los agrónomos comprender el sistema redox que el pH.

La idea fundamental es que en los diferentes entornos redox, que se reducen u oxidan, tenemos diferente disponibilidad de minerales y los factores de influencia que orientarán a los suelos ya sea en una dirección oxidante o reductora son los siguientes:

Labranza: Cuando labramos el suelo introducimos oxígeno, es decir, lo aireamos. Esto va a tener un efecto oxidante que esencialmente consiste en la introducción de oxígeno y el impacto que dicho elemento tiene en el suelo. Un aspecto que conocemos bien es la oxidación de la materia orgánica y su liberación a la atmósfera en forma de Dióxido de Carbono cuya fórmula química es CO₂, esto es que consta de un átomo de Carbono (C) y 2 átomos de Oxígeno (O); el componente de oxígeno hace referencia al proceso de oxidación.

Fertilizantes químcos: Los fertilizantes tienen un efecto oxidante muy fuerte, por lo que tienen un impacto dañino en la biología del suelo. Cuando se maneja un fertilizante químico ya sea disuelto en agua o incluso sin disolverlo (como material seco) y se tiene una herida en un dedo, si la herida entra en contacto con el fertilizante comienza a arder. Esa sensación de “quemadura” es oxidación celular, significa que el producto está oxidando nuestras células. Exactamente lo mismo ocurre cuando se aplica el fertilizante quimico al suelo, pero ahora estos iones oxidan las células microbianas, por lo que se produce el mismo efecto de combustión en la biología del suelo que en nuestro tejido muscular.

Nitratos: Los nitratos (NO₃) son fuertes portadores de oxígeno. En primer lugar, son oxidantes debido a que son fertilizantes químicos (sales ionicas) y, en segundo lugar, tienen un componente de oxidación muy importante debido a la cantidad de oxígeno que contienen como parte de su fórmula química.

Aplicaciones de estiércol líquido: Un factor oxidante que comunmente no se considera son las aplicaciones de estiércol líquido y en ocasiones también las de estiércol seco; particularmente cualquier fuente de estiércol que contenga altos niveles de sodio y de cloruro, lo cual es muy común tanto en el estiércol de lechería como en el estiércol de ganado que es alimentado con sal.

El problema de la presencia de altas concentraciones de sodio y cloruro se acentúa y se complica cuando se trata de un foso de estiércol líquido, debido a que muchas veces, especialmente en un entorno lechero, otros agentes químicos de limpieza y demás de la lechería y de la sala de ordeña, también se canalizan al pozo de estiércol.

Por esta razón el estiércol líquido y algunas otras fuentes de estiércol seco pueden tener un efecto oxidante muy fuerte. Sabemos que algunas de estas aplicaciones de abono tienen la capacidad de matar lombrices de tierra, por lo que se sugiere tratar de realizarlas en fechas cercanas a lluvias para que tengan un menor impacto sobre estos organismos. Si algo está matando a las lombrices de tierra, podemos imaginar lo que le está haciendo al resto de la biología del suelo ya que son materiales con un efecto oxidante muy fuerte.

Suelos muy secos: Otro factor de oxidación es el hecho de tener suelos muy secos. Los suelos extremadamente secos con mucho intercambio gaseoso (mucho flujo de aire y sin humedad) van a estar muy oxidados. En general los suelos desérticos tienden a presentar esta condición y en conseuencia cuentan con una comunidad microbiana muy oxidada.

Amonio: Esta es laforma reducida de Nitrógeno, lo contrario del Nitrato.

Exudados radicales: Hay especies especificas de plantas que tienen un efecto reductor muy fuerte. A partir de esto podemos suponer (aún cuando todavía estamos reuniendo la evidencia empírica) que los exudados de las raíces de la mayoría de las plantas que poseen un sistema inmunitario funcional, también tienen la capacidad de ser reductores.

Un punto muy importante es que algunas plantas que son oxidantes cuando no están sanas, pueden tener la capacidad de ser reductoras cuando se vuelven excepcionalmente saludables. Este planteamiento solo se basa en la observación y la experiencia, pero en realidad estamos tratando de obtener datos para describir lo que está pasando y en que medida está ocurriendo.

Cuando mencionamos oxidación versus reducción estamos utilizando la terminología correcta, no obstante, algunas características de los ambientes oxidantes y de los ambientes reducidos nos permiten usar otros términos para referirnos a ellos. Así podemos hablar de aeróbico versus anaeróbico, nitrificación versus desnitrificación y promotor de enfermedades versus supresor de enfermedades. Es posible tener suelos supresores de enfermedades que antagonizan activamente, bloquean la expresión de los patógenos y mantienen la mayoría del Nitrógeno en su perfil en forma de Amonio. Estos suelos reducidos siempre van a ser los de mejor comportamiento y de los que se obtenga mayor rendimiento.

Esto puede ser una sorpresa para muchos porque durante años se nos ha dicho que los suelos realmente saludables deben ser aeróbicos y deben tener un alto contenido de oxígeno, sin embargo, no hay evidencia en la literatura para sustentar que este sea el caso. De hecho, es todo lo contrario, lo que realmente necesitan los suelos es tener un buen intercambio gaseoso y para que esto suceda, para que los suelos tengan esa buena capacidad para “respirar”, deben tener un muy buen estado de agregación.Si poseen una estructura de migajón, hay un buen flujo de gases y un buen intercambio gaseoso. Posiblemente algunos podrían definirlos como suelos aeróbicos, pero si los observamos en una escala mucho más pequeña, digamos en una microescala, y examinamos el interior de la estructura migajosa, los gránulos que conforman los agregados deben estar completamente saturados, porque particularmente la comunidad microbiana que reside en su interior, necesita de un ambiente subacuático, es decir de un entorno con un abundante nivel de agua;  por lo tanto, dentro de la estructura migajosa tenemos un ambiente anaeróbico, mientras que fuera del agregado podemos tener un ambiente aeróbico. De esta forma, a nivel de una microescala, es posible tener suelos que cuenten con ambientes anaeróbicos y aeróbicos al mismo tiempo.

Esta es una consideración muy importante sobre todo cuando recordamos que se ha dado el debate de que los suelos anaeróbicos y el compost anaeróbico son malos pese a que lo que la literatura y la investigación realmente sugieren es que necesitamos tener una biología especial que no está en la categoría aeróbica.

Fuente: “How to release Manganese and Other Metals from Soil Reserves” Webinar hosted by AEA. Featuring John Kempf

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Nombre: Beauveria bassiana

Tipo: Microbiano (hongo)

Categoría toxicológica de acuerdo con la EPA de EE. UU.: III “Precaución”

USDA-NOP: Considerado no sintético, permitido. Los métodos preventivos, culturales, mecánicos y físicos deben ser la primera opción para el control de plagas, y las condiciones para el uso de un material biológico deben documentarse en el plan del sistema orgánico (NOP 2000).

Descripción del material: Beauveria bassiana es un hongo entomopatógeno que comúnmente se encuentra en suelos de todo el mundo. Los insectos presentan diferente susceptibilidad a las diversas cepas que se comercializan de este hongo. Se han recolectado cepas de diferentes insectos infectados y se han cultivado para crear productos específicos para uso comercial. Hay dos cepas de uso común, GHA y ATCC 74040. Estos productos se producen mediante fermentación. Las esporas (conidios) se extraen y se formulan en un producto que se aplica mediante aspersión.

Modo de acción: Beauveria bassiana mata los insectos plaga mediante una infección que ocurre cuando el insecto entra en contacto con las esporas del hongo. Un insecto puede entrar en contacto con las esporas de hongos de varias maneras: rociando el cuerpo del insecto con ellas, al entrar en contacto con una superficie tratada, o al consumir tejido vegetal tratado con el hongo (este último no es un método de infección importante).

Una vez que las esporas de los hongos se adhieren a la piel del insecto (cutícula), germinan, desarrollando estructuras (hifas) que penetran en el cuerpo del insecto y proliferan. Los insectos pueden tardar de tres a cinco días en morir, pero los cuerpos de los insectos infectados pueden servir como fuente de esporas para la propagación secundaria del hongo. Los insectos también pueden propagar el hongo a través del apareamiento (Long et al. 2000). La alta humedad y el agua libre mejoran la actividad de los conidios y la posterior infección del insecto. Las esporas de hongos mueren fácilmente por radiación solar y el proceso de infección ocurre mejor en temperaturas que van de frías a moderadas (Goettel et al. 2000; Wright y Ramos 2002).

Debido a que las esporas pueden tener una vida corta, es importante asegurarse de que la aspersión o el depósito de la misma, tengan oportunidad de entrar en contacto con el insecto; por lo tanto, una buena cobertura con una gran cantidad de gotitas que contengan una alta concentración de esporas es fundamental.

Se debe tener el cuidado de aplicar el material en la parte inferior de las hojas o donde sea que se encuentre principalmente la plaga. Para los insectos que perforan la planta (por ejemplo, los barrenadores), el control con Beauveria no es adecuado.

Para tener un mejor resultado, las aplicaciones deben realizarse durante las primeras etapas de desarrollo del insecto antes de que se produzcan demasiados daños, ya que pueden pasar varios días antes de que el insecto muera.

La velocidad de muerte depende del número de esporas que entran en contacto con el insecto, la edad de éste, la susceptibilidad y las condiciones ambientales; sin embargo, el tiempo hasta la muerte del insecto generalmente es más lento que con la mayoría de los otros productos de control.

El lento crecimiento de Beauveria a temperaturas cálidas puede hacer que sea una mala opción para los productores en zonas con este tipo de clima (Kuepper 2003).

Tipos de patógenos que controla: Los productos comerciales que contienen diferentes cepas de Beauveria se etiquetan comúnmente para el control de insectos como trips, mosca blanca, pulgones, orugas, gorgojos, saltamontes, hormigas, barrenadores y escamas.

Guías de formulación y aplicación: Los productos a base de Beauveria están disponibles en formulaciones líquidas y en polvo. En un estudio se observó que una formulación de ES (suspensión emulsionable) mostró una mejor capacidad para resistir la lluvia que la formulación de WP (polvo humectable) comparable.

Es importante leer la etiqueta para conocer las pautas de aplicación específicas, incluida la determinación del intervalo de reingreso y el intervalo a cosecha. Para algunas especies de plagas, una formulación aplicada con cebo puede ser muy eficaz (Bextine y Thorvilson 2002); sin embargo, actualmente no se incluye ninguna fórmula con cebo en el listado OMRI.

El rango de eficacia dependerá de la susceptibilidad de la plaga que se desea controlar, de su población, y de las condiciones ambientales en el momento de la aplicación. Sin embargo, existen varias consideraciones importantes para este tipo de productos:

1. Evalúe antes de asperjar. Aplique sólo cuando el insecto esté en la planta, y no aplique de manera preventiva ya que las esporas se inactivan muy rápido con la radiación solar.

2. Puede que una sola aplicación no sea suficiente. Dado que la espora del hongo se degrada rápidamente con la luz solar y la lluvia la elimina de la planta, es posible que se requieran múltiples aplicaciones para obtener un control adecuado. Es mejor utilizar el producto como supresor que como eliminador, y los umbrales (es decir, pautas de tratamiento) desarrollados para otros productos pueden no ser apropiados para los de este tipo. Existe evidencia de que el hongo puede invernar en insectos y puede suprimir las poblaciones de plagas a largo plazo, especialmente cuando se realizan aplicaciones recurrentes (Groden et al. 2002).

3. Utilícelos contra las primeras etapas de desarrollo del insecto. Beauveria bassiana es más eficaz para controlar las etapas más juveniles de los insectos que las etapas más maduras (larvas grandes o adultos).

4. Considere la compatibilidad. No mezcle en tanque con ningún fungicida no permitido, de acuerdo a la etiqueta. La aplicación de aspersiones fungicidas posteriores a los 4 días de la aplicación de Beauveria bassiana también puede reducir su eficacia. Tenga en cuenta otras advertencias de la etiqueta sobre la mezcla en tanque con adyuvantes u otros productos.

5. La humedad es un aspecto importante. Es probable que Beauveria sea más eficaz en microclimas agrícolas con alta humedad relativa, como en los valles (Lo et al. 1999).

6. Esté atento a la fitotoxicidad. Ha habido algunos informes de fitotoxicidad en plántulas de tomate trasplantadas en invernadero con una formulación ES (suspensión emulsionable), por lo que es aconsejable realizar pruebas antes de una aplicación a gran escala.

Intervalo de reingreso (IDR), e intervalo a cosecha (IAC): El Estándar de Protección de Trabajadores de la EPA requiere un mínimo de 4 horas antes de volver a ingresar a un campo tratado.

Disponibilidad y fuentes: Beauveria bassiana está ampliamente disponible en empresas de suministros para jardinería y agricultura.

Efecto sobre el medio ambiente:

Vida silvestre. Se considera no tóxico para mamíferos, aves, y plantas.

Enemigos naturales y abejas: Dado que este producto se usa para controlar una amplia gama de tipos de insectos (incluidos los escarabajos y las hormigas), los depredadores naturales de éstas clases de insectos también podrían verse afectados. Por ejemplo, una investigación demostró que existe una mortalidad significativa de catarinas cuando se exponen a Beauveria bassiana. Se debe tener precaución durante la aplicación cuando hay depredadores naturales de insectos plaga, y cuando las abejas se alimentan activamente.

Efectos en la salud humana:  No se han determinado riesgos para la salud de los humanos que aplican productos a base de Beauveria, ni de las personas que comen los cultivos que han sido tratados con el hongo. Las dos cepas comerciales de B. bassiana (GHA y ATCC 74040) han sido probadas contra ratas y conejos, y los resultados indican que no se consideran patógenas, infecciosas o tóxicas. Sin embargo, se debe tener precaución, ya que pueden irritar la piel, los ojos y los pulmones (reacción alérgica).

Referencias:

Caldwell, B., Sideman, E., Seaman, A., Shelton, A., & Smart, C. (2013).

Resource Guide for Organic Insect and Disease Management. Geneva, New York: CALS Communications.

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Nombre: Bacillus thuringiensis (Bt)

Tipo: Microbiano

Categoría toxicológica de acuerdo con la EPA de EE. UU.: III “Precaución”

USDA-NOP: Considerado no sintético, permitido. Los métodos preventivos, culturales, mecánicos y físicos deben ser la primera opción para el control de plagas y las condiciones para el uso de un material biológico deben documentarse en el plan del sistema orgánico (NOP 2000).

Descripción del material: Los ingredientes activos de estos productos son proteínas producidas por la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt). También las esporas producidas por dicha bacteria tienen algo de actividad.

Bt pertenece al género Bacillus, un grupo diverso de bacterias formadoras de esporas que consta de más de 20 especies. La especie B. thuringiensis es común en hábitats terrestres, incluidos el suelo, insectos muertos, graneros y plantas (AAM 2002). Bt tiene muchas subespecies que producen una variedad de proteínas cristalinas con distintas propiedades insecticidas. Algunas subespecies producen proteínas sólo contra las orugas de los lepidópteros, mientras que otras sólo funcionan contra coleópteros (escarabajos) o larvas de moscas y mosquitos (dípteros). Es importante utilizar la subespecie adecuada contra el tipo de insecto objetivo (Siegel 2000).

Los productos permitidos para la producción orgánica certificada generalmente contienen derivados de cultivos bacterianos que incluyen el ingrediente activo proteico (también conocido como endotoxina), esporas y adyuvantes, como agentes humectantes.

Modo de acción: A diferencia de muchos insecticidas, las endotoxinas que produce Bt deben ser ingeridas por el insecto susceptible, para que el control sea eficaz. El microorganismo produce tanto esporas, como proteínas cristalinas (endotoxinas). Cuando el insecto ingiere la endotoxina, ésta se activa y se une a su intestino, creando un poro a través del cual, el contenido del intestino puede ingresar al hemoceloma del insecto y a su hemolinfa. Una vez que esto ocurre, el insecto deja de alimentarse y muere a los pocos días.

Tipos de patógenos que controla: Hay docenas de proteínas Bt, algunas de las cuales son tóxicas para determinados tipos de insectos. Generalmente se pueden utilizar las siguientes pautas:

Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki: orugas

Bacillus thuringiensis subsp. aizawai: orugas

Bacillus thuringiensis subsp. tenebrionis (también llamado Bacillus thuringiensis San Diego): escarabajos

Bacillus thuringiensis subsp. israelensis: larvas de mosca (incluidos mosquitos, moscas negras y mosquitos del mantillo)

No todas las especies de orugas, escarabajos o moscas son susceptibles a las subespecies de Bacillus thuringiensis mencionadas anteriormente. El aspecto más importante es utilizar la subespecie adecuada para la plaga en cuestión.

Guías de formulación y aplicación: Debido a que el insecto debe comer las endotoxinas o esporas de Bt para que exista un control eficaz, es fundamental que la aplicación por aspersión se realice donde y cuando el insecto se esté alimentando. Muchos insectos se alimentan en la parte inferior de las hojas y en partes ocultas de la planta, por lo que se requiere una cobertura completa. Los compuestos activos de Bt se descompone en dos o tres días, por lo que se puede requerir una nueva aplicación.

Como ocurre con la mayoría de los insecticidas, las larvas jóvenes son generalmente más susceptibles que las larvas más viejas, por lo que los tratamientos deben programarse en consecuencia. La detección y aplicación tempranas son cruciales para el buen control.

El efecto de las aspersiones suele durar unos días, antes de que se descomponga con la luz solar. La eficacia se puede mejorar con coadyuvantes que promuevan la adherencia a las superficies de las hojas (por ejemplo, adherentes) o inhibidores de la luz ultravioleta que protegen al Bt de la fotodegradación.

Como ocurre con cualquier insecticida natural o sintético, las poblaciones de insectos pueden desarrollar resistencia al Bacillus thuringiensis. Ya se ha generado resistencia con algunas poblaciones del escarabajo de la papa (Leptinotarsa decemlineata), y de la palomilla dorso de diamante (Tabashnik et al. 2003). Para evitar el desarrollo de resistencia, el Bt sólo debe aplicarse cuando sea necesario y como parte de un programa de manejo integrado de plagas que incluya controles culturales y biológicos. Si se necesitan realizar varias aspersiones, la mejor práctica es aplicar a una sola generación de insectos y utilizar otro producto o táctica contra la siguiente generación. Los tratamientos alternos disminuyen la resistencia a cualquiera de ellos.

Intervalo de reingreso (IDR), e intervalo a cosecha (IAC): El Estándar de Protección de Trabajadores de la EPA requiere un mínimo de 4 horas antes de volver a ingresar a un campo tratado con Bt; en el caso de Bacillus thuringiensis tenebrionis se requiere de doce horas. El intervalo a cosecha es de cero días.

Disponibilidad y fuentes: Actualmente hay más de 100 insecticidas microbianos hechos con Bacillus thuringiensis registrados en los EE. UU. y ésta lista se basa principalmente en sólo 4 subespecies.

Debido a que no todos los productos Bt están permitidos para la producción orgánica certificada ya que pueden contener ingredientes inertes prohibidos o ingredientes activos transgénicos, es importante consultar con el agente certificador antes de usarlos.

Productos no permitidos en agricultura orgánica: Las nuevas formas de fabricación de los productos de Bt se realizan mediante tecnología de ADN recombinante (ADNr). En ellas, genes específicos vinculados a la expresión de toxinas proteicas se insertan en células bacterianas y mediante este proceso se obtienen nuevas combinaciones de toxinas. Este método de fabricación de Bt no es aceptado en los sistemas de producción orgánicos.

Los productos formulados con solventes prohibidos y otros ingredientes inertes prohibidos, no están permitidos en la producción orgánica. Debido a esto, no hay productos basados en Bacillus thuringiensis tenebrionis para el control de insectos en papa, que estén autorizados en la agricultura orgánica.

Además de los productos mencionados, también se han insertado genes Bt directamente en cultivos mediante técnicas de ADNr para la expresión de endotoxinas. El maíz y el algodón Bt se cultivan ampliamente en Estados Unidos, China, Australia, India y en menor medida en otros países. Tales cultivos transgénicos no están permitidos en los sistemas de producción orgánica.

Efectos en el medio ambiente:

Vida silvestre: Como parte de los procedimientos de prueba para el registro, se administraron productos a base de Bacillus thuringiensis a aves y peces, y los resultados no indicaron efectos adversos.

Enemigos naturales: Los parasitoides (depredadores), enemigos naturales importantes de muchos insectos plaga, generalmente no son afectados por las aplicaciones directas con productos a base de Bacillus thuringiensis

Otros organismos no objetivo: Otros organismos susceptibles que no son el objetivo de la aspersión, también pueden morir. Estos pueden incluir palomillas y mariposas en ciertos hábitats sensibles, pero es probable que el impacto sea mínimo con aplicaciones realizadas cuidadosamente.

Efectos en la salud humana:  Debido a que la estructura y fisiología del intestino de los insectos son muy diferentes a las de los humanos, las endotoxinas y esporas de Bacillus thuringiensis no tienen el mismo efecto en el intestino humano que en el intestino de los insectos susceptibles.

La rápida degradación por radiación solar da como resultado poco o ningún residuo en los cultivos. Existen algunos informes aislados en donde se han encontrado endotoxinas en tejidos humanos, pero parecen ser a causa de infecciones secundarias. Al utilizar Bacillus thuringiensis, quienes lo aplican deben tener cuidado de proteger los ojos y las heridas abiertas. Un porcentaje muy pequeño de la población es susceptible a respuestas alérgicas por exposición a Bt en dosis relativamente altas (Bernstein et al. 1999).

Referencia: Caldwell, B., Sideman, E., Seaman, A., Shelton, A., & Smart, C. (2013). Resource Guide for Organic Insect and Disease Management. Geneva, New York: CALS Communications

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Nombre: Bacillus subtilis

Tipo: Microbiano

Categoría toxicológica de acuerdo con la EPA de EE. UU.: III “Precaución”

USDA-NOP: Considerado no sintético, permitido. Los métodos preventivos, culturales, mecánicos y físicos deben ser la primera opción para el control de plagas, y las condiciones para el uso de un material biológico deben documentarse en el plan del sistema orgánico (NOP 2000).

Descripción del material: Bacillus subtilis es una bacteria saprofita omnipresente de origen natural. Esta bacteria se encuentra comúnmente en el suelo, agua, aire y materia vegetal en descomposición. Sin embargo, en la mayoría de las condiciones, no es biológicamente activa y sólo está presente en forma de esporas. Se pueden usar diferentes cepas de B. subtilis como agentes de control biológico en diferentes situaciones. Hay dos categorías generales de cepas de B. subtilis; las que se aplican al follaje de una planta y los que se aplican al suelo o se mezclan para inóculo al sembrar (Caldwell, Sideman, Seaman, Shelton, & Smart, 2013).

La cepa de B. subtilis QST 713 es una cepa de origen natural que AgraQuest Inc. aisló del suelo de un huerto de duraznos en California en 1995. Este producto se aplica al follaje (NYDEC 2001). Como otro ejemplo, la cepa de B. subtilis GB03 se descubrió en Australia en la década de 1930 y se aplica como tratamiento de semillas o directamente al suelo. Existen otras cepas comercializadas que cuentan con registro sanitario. Ninguna cepa se considera como organismo genéticamente modificado.

Modo de acción:

B. subtilis produce una clase de antibióticos lipopéptidos que incluye las iturinas. Las iturinas ayudan a estas bacterias a competir contra otros microorganismos, eliminándolos o reduciendo su tasa de crecimiento (CPL 2002). Las iturinas también pueden tener actividad fungicida directa sobre hongos patógenos.

Los productos a base de B. subtilis están desarrollados para muchos usos. Estos incluyen la aplicación foliar para el control de enfermedades de las plantas y los productos aplicados en la zona de la raíz, al abono o la semilla. Cuando se aplica directamente a las semillas, las bacterias colonizan el sistema radicular en desarrollo, compitiendo con los organismos patógenos que atacan los sistemas de raíces (CPL 2002).

B. subtilis inhibe la germinación de esporas de patógenos de plantas, interrumpe el crecimiento del tubo germinativo en hongos, e interfiere con la unión del patógeno a la planta. También se informa que induce resistencia sistémica adquirida (SAR) contra patógenos bacterianos (NY DEC 2001). La actividad que tienen los lipopéptidos producidos por B. subtilis son los que proporcionan el control de enfermedades (Cline, comunicación personal, 2004). La cepa GB03 ofrece una protección ampliada contra los patógenos de las plantas a través de tres modos de acción distintos:

1. Las colonias de B. subtilis ocupan un bio-espacio en las raíces, dejando menos área o fuente de ocupación por patógenos causantes de enfermedades. Control por competencia.

2. B. subtilis se alimenta de exudados de las raíces, que también sirven como fuente de alimento para patógenos causantes de enfermedades. Debido a que consume estos exudados, B. subtilis priva a los patógenos de una fuente importante de alimento, lo que inhibe su capacidad para prosperar y reproducirse. Nuevamente, control por competencia.

3. B. subtilis combate los hongos patógenos mediante la producción de antibióticos (una iturina) que inhibe el crecimiento del patógeno (Gustafson 2004); control por antibiosis.

Backman (1997) informó en la Organic Resource Guide que entre el 60 y el 75% de la semilla utilizada para la producción de algodón de los EE. UU. se trató con B. subtilis para la supresión de los patógenos Fusarium spp. y Rhizoctonia spp.

Tipos de patógenos que controla:

De acuerdo con diversos informes, las iturinas son activas contra el hongo Sclerotinia fructícola, que provoca la pudrición de la fruta en Drupaceas (durazno, cerezo, etc.). B. subtilis también se ha probado para el control del hongo patógeno Verticillium.

B. subtilis se ha utilizado junto con Streptomyces gramicifaciensus para el control de la pudrición de la raíz del pepino, la pudrición corchosa del tomate y la marchitez del clavel. De acuerdo con otros reportes, el arce de Noruega inoculado con B. subtilis también muestra una mayor resistencia a las enfermedades fúngicas. También se afirma que suprime las enfermedades causadas por Fusarium spp. y Rhizoctonia spp. (CPL 2002).

Guías de formulación y aplicación: De acuerdo con las etiquetas de producto, se requiere el uso de equipo de protección personal (camisa de manga larga, pantalones largos, guantes, zapatos, calcetines, respirador con filtro de polvo / neblina) para mitigar el riesgo de sensibilidad dérmica y posibles reacciones alérgicas.

Intervalo de reingreso (IDR), e intervalo a cosecha (IAC): El Estándar de Protección de Trabajadores de la EPA requiere un mínimo de 4 horas antes de volver a ingresar a un campo tratado. El intervalo a cosecha es de cero días.

Disponibilidad y fuentes: Los productos hechos a base de B. subtilis están elaborados con varias cepas y formulaciones.

Efecto sobre el medio ambiente: Según diversas fuentes de información, cuando se utilizan como inoculante de semillas, tanto B. subtilis como Bradyrhizobium japonicum (bacterias fijadoras de nitrógeno de origen natural utilizadas en la inoculación de semillas de soya); ambos organismos son omnipresentes en el medio ambiente. Dichos organismos no están modificados genéticamente y han sido utilizados en el pasado sin informes de impactos negativos en los cultivos por parte de los agricultores. La EPA de EE. UU. requirió datos toxicológicos limitados y estableció una exención de la tolerancia para los residuos de Bacillus subtilis en o sobre todos los productos agrícolas puros cuando se aplica como tratamiento de semillas para cultivos agrícolas en desarrollo.

Los documentos de la División de Biopesticidas y Prevención de la Contaminación de la EPA de EE. UU., indican que B. subtilis no es tóxico ni es un patógeno para aves e insectos. Es muy improbable que se produzcan efectos adversos en la vida acuática o silvestre. No se prevé algún impacto en las aguas subterráneas.

La evaluación del Departamento de organismos no objetivo de EE. UU., encontró que B. subtilis, no es tóxico para mamíferos y aves. Las instrucciones de la etiqueta son adecuadas para proteger los organismos acuáticos y las abejas.

Efectos en la salud humana:  En términos de salud humana, B. subtilis es relativamente benigna. No se ha encontrado alguna cepa de B. subtilis que sea patógena para los seres humanos.

B. subtilis produce una enzima llamada subtilisina, que se ha informado que puede causar reacciones alérgicas dérmicas o de hipersensibilidad en personas expuestas repetidamente a esta enzima en entornos industriales. Los datos de toxicidad aguda oral, dérmica y pulmonar, así como los datos de irritación ocular y cutánea del ingrediente activo y el producto formulado, indican que ni la cepa de B. subtilis ni el producto son tóxicos, irritantes, patógenos o infecciosos para los animales de laboratorio por las vías de exposición mencionadas anteriormente. B subtilis pudiera provocar una respuesta de hipersensibilidad de contacto leve (probado en cobayas), lo que indica que es un sensibilizador cutáneo potencial (NY, diciembre de 2001).

REFERENCIAS: Caldwell, B., Sideman, E., Seaman, A., Shelton, A., & Smart, C. (2013). Resource Guide for Organic Insect and Disease Management. Geneva, New York: CALS Communications

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