Mecanismos de accin de agentes de biocontrol

1
Mecanismos de acción de agentes de biocontrol

• Montevideo,
• 25 de febrero al 7 de marzo de 2008

2
Mecanismos de acción

• B
• Interacción agente-patógeno
• Amensalismo
• Parasitismo
• Competencia por nutrientes
• Hipovirulencia

• A
• Interacción agente-huésped
• Inducción de resistencia
• Competencia por nutrientes

3
Mecanismos de acción (I)Amensalismo

• Definición Producción por parte de un organismo
  (antagonista) de sustancias inhibitorias o
  tóxicas para otro tipo de organismo.
• a)Antibióticos
• b)Bacteriocinas o toxinas killer
• c)Enzimas degradadoras de señales de quorum
  sensing
• d)Enzimas líticas de pared

4
a) Antibióticos

• Productos del metabolismo secundario de un
  microorganismo que provocan la muerte o la
  inhibición del crecimiento de otro.
• Compuestos orgánicos de bajo peso molecular
• Activos en bajas concentraciones (menores de 10
  ppm)
• Detección in vitro sencilla
• Cultivos duales
• Ensayos de difusión

5
Antibióticos
6
Problemas

• Producción muy dependiente de las condiciones de
  cultivo
• Pueden aparecer cepas resistentes
• Acción frente a flora benéfica
• Ejemplos
• Agrobacterium K84 Agrocin 84
• Pseudomonas fluorescens Pirrolnitrina
• Pseudomonas syringae Siringomicina E
• Aureobasidium pullulans Aureobasidina

7
EjemploBiocontrol de Agalla de corona

• Producida por Agrobacterium tumefaciens
• Antagonista Agrobacterium radiobacter
• Descubierto por Kerr en 1970

8
Agalla de corona
9
Biocontrol de agalla de corona

• Agrobacterium radiobacter K84 produce un
  antibótico (agrocin 84) activo contra
  Agrobacterium tumefaciens
• Esta información genética está codificada en un
  plásmido
• Agrobacterium radiobacter K84posee la información
  necesaria para resistir a agrocin 84

10
Biocontrol de agalla de corona

• Han aparecido cepas de Agrobacterium tumefaciens
  resistentes al agrocin 84 por transferencia de la
  información de resistencia
• Se ha creado por ingeniería genética la cepa
  Agrobacterium radiobacter K1026 a partir de la
  cepa K84 impidiendo la transferencia de genes de
  resistencia al agrocin 84
• Está registrada como biopesticida por la EPA

11
b) Bacteriocinas

• Principalmente compuestos proteicos activos
  contra bacterias muy relacionadas
• Ejemplos
• Bacteriocina purificada de Pseudomonas syringae
  pv. ciccaronei inhibe P. s. pv. savastanoi in
  vitro y sobre planta.

12
b) Toxinas killer
Toxinas de naturaleza peptídica, producidas por
levaduras.
13
Toxinas killer
Toxinas killer de Saccharomyces codificadas por
ARN de doble cadena
14
c)Producción de enzimas líticas

• Enzimas capaces de degradar compuestos de la
  pared de patógenos fúngicos
• Pueden provocar ruptura de pared y lisis celular
• Enzimas involucradas

• ß 1-3 y ß 1-6 glucanasas
• quitinasas
• proteasas

15
Chitin
Chitin
16
Pared fúngica
17
Producción de enzimas líticas
Penicillium rugulosum en cultivo dual con
Monilinia fructicola
18
Producción de enzimas líticas

• Cryptococcus laurentii productor de ß1,3
  glucanasas

19

• Aureobasidium pullulans productor de quitinasas y
  ß1,3 glucanasas in vitro y en heridas de fruto

20
d)Degradación de señales de quorum sensing
21
Comunicaciones célula-célula en microorganismos
Sensores de quorum (Quorum Sensing,QS) o
autoinductores
Las células producen y detectan moléculas señal
mediante las cuales se dispara una acción
concertada de toda la población. Esta acción
comienza sólo cuando se alcanza una concentración
crítica de la molécula señal (que corresponde a
una concentración dada de células)
No hay respuesta concertada
22
Degradación de señales de quorum sensing
Ensayos sobre papa de biocontrol de E.
carotovora 1 Control
2 Bacillus productor de lactonasa 3
Pseudomonas no controladora 4 Pseudomonas (3)
con plásmido para prod . de lactonasa
1 2 3 4 5 6 7
23
Mecanismos de acción (II)Micoparasitismo

• Utilización del hongo patógeno como alimento por
  el antagonista

24
Micoparasitismo

• Implica la producción de enzimas degradadoras de
  paredes fúngicas
• ß 1-3 glucanasas,
• quitinasas,
• proteasas
• A veces está mediado por lectinas

25
Micoparisitismo
Micoparisitismo de Pichia guillermondii a
Botrytis cinerea
26
Mecanismos de acción (III) Competencia

• Comportamiento desigual de dos o más organismos
  frente a un mismo requerimiento, cuando la
  utilización del mismo por uno de los organismos,
  lo vuelve insuficiente para los demás.
• Competencia por
• Espacio
• Oxígeno
• Nutrientes Carbono, nitrógeno, hierro, etc.

27
Colonización del sitio de acción

• Ejemplo Colonización de Aureobasidium pullulans
  B23 en heridas de manzana Red delicious a 1ºC

28
Producción de sideróforos
Competencia por hierro
Aureobasidium pullulans B produce sideróforos del
tipo hidroxamato
29
Competencia
Inhibición germinación disminución promedio en
la germinación de las conidias de 30 por
Aureobasidium pullulans B21, comparando con
control
30
Mecanismos de acción (IV) Hipovirulencia

• Disminución de la agresividad de un
• patógeno
• Ejemplo
• Control biológico cancro del
• castaño producido por Cryphonectria
• Agente de biocontrol
• Cepas hipovirulentas del patógeno
• portadoras de mycovirus
• Modo de control
• Pasaje del mycovirus a las cepas virulentas

31
Mecanismos de acción (V)Inducción de resistencia

• Resistencia Capacidad de un organismo
  sobreponerse completamente o en cierto grado a la
  acción de un patógeno

32
Interacciones planta patógeno

• Compatibles Se produce enfermedad
• Incompatibles La planta resiste. No hay
  enfermedad
• Resistencia
• Constitutiva
  Inducida

33
Resistencia Inducida

• Reconocimiento planta-inductor
• Liberación de señales
• Activación de sistemas de defensa inducibles

34
(No Transcript)
35
Mecanismos de defensa inducibles

• Pueden activarse por
• Interacciones patógeno-planta
• Heridas (daño físico o químico)
• Inductores microbianos (controladores biológicos)
• Inductores químicos (BION)

36
Mecanismos de defensa
Barreras estructuralesLignina, suberina
Enzimas PRP ß 1-3 glucanasaEndoquitinasas
InductoresFísicosQuímicosMicrobianos
Sustancias antifúngicasfitoalexinasradicales
libres
37
LAR (Resistencia localizada)
24 horas después de la inoculación de heridas de
manzana con Aureobasidium pullulans L47 se
observó la producción de hidrolasas antifúngicas
(quitinasas, glucanasas) y de peroxidasa.Se
relaciona la actividad biocontroladora con la
inducción de resistencia
38
Resistencia sistémica
Clarke et al. (2000) Plant Cell 12 2175
39
Inductores químicos

• Ácido salicílico
• Acibenzolar-S-metil (BION)
• Ácido gama aminobutírico
• Quitosano y derivados
• Harpin (proteína producida por Erwinia amylovora)
  (Messenger)

40
Inducción de resistencia (Ejemplos)

• Inductores biológicos
• Candida saitoana induce resistencia en heridas
  vecinas (El-Gaouth et al. 2001)
• PGPR (Plant growth promoting rhizobacteria)
  induce ISR en tomate contra Phytophtora infestans
  (Yan et al. 2002)

41
Ejemplos

• Control of postharvest decay of apple fruit with
  Candida saitoana and induction of defense
  responses.
• ( El Gaouth et al. (2003) Phytopathology)

Inducción de resistencia a distancia
42
(No Transcript)
43
Conclusiones

• Los agentes de biocontrol pueden actuar por
  varios mecanismos de acción
• Se busca que el agente aplicado ejerza el
  biocontrol por más de un mecanismo
• Es posible combinar agentes que actúen por
  mecanismos diferentes de forma de potenciar su
  acción biocontroladora.