Publi-Reportajes . ...
Estudio de caso: aceite de Melaleuca alternifolia (árbol del té)

Pasado, presente y futuro de los extractos botánicos para el control de fitopatógenos

La temporada 2023/24 se pronostica más húmeda que las pasadas, con una mayor posibilidad de ataques de patógenos causantes de tizón de flor y pudriciones. Por ello, será necesario redoblar los esfuerzos para disminuir ese riesgo. Considerando la acción biocida múltiple, sobre hongos y bacterias, y además un efecto elicitor, el proceso de floración es una etapa crítica donde el árbol del té es una herramienta perfecta para el control de tizón causado por Botrytis, Monilinia y/o Pseudomonas, complementando aplicaciones fungicidas de síntesis.

08 de Septiembre 2023 Por Héctor García, cofundador y gerente general de Laboratorios Diagnofruit Ltda. y miembro de la SOCHIFIT
Pasado, presente y futuro de los extractos botánicos para el control de fitopatógenos

Parte de la medicina tradicional ancestral, que hoy se considera como medicina complementaria o alternativa, se funda en el conocimiento de las propiedades que poseen ciertas plantas para generar mejoras en pacientes con las más diversas afecciones. Probablemente, el caso más emblemático conocido es la Aspirina®, que si bien es un compuesto sintetizado en laboratorio, su origen se remonta a un conocimiento ancestral de al menos un par de milenios, donde antiguas culturas conocían la capacidad analgésica del sauce blanco (Salix alba, de este género proviene el nombre del ácido salicílico y por rebote del acetil-salicílico); científicos alemanes conocían estas propiedades y trabajaron en la síntesis químicas de un producto sin efectos colaterales, ya que tomar extracto de sauce de forma directa es muy ácido, lo que traía problemas estomacales, de esta forma nació este conocido remedio, tan popular que incluso fue parte de la tripulación de la nave Apollo 11. ¿Este principio, con evidencia en humanos, puede ser aplicado para combatir estrés abióticos o bióticos en nuestras plantas? Definitivamente, la respuesta es SÍ, hoy tenemos abundante evidencia que nos confirma el uso de extractos botánicos para mejorar otras plantas. El objetivo de este artículo es recorrer los sistemas involucrados en el control de enfermedades generado por extractos botánicos a través del conocimiento establecido de diversos estudios realizados sobre los efectos del aceite esencial de Melaleuca alternifolia más conocido como aceite del árbol del te (TTO por sus siglas en inglés, ‘Tea Tree Oil’).

El cambio climático está modificando la dinámica de ciertos patógenos, y esto puede ser advertido de diversas formas, por ejemplo, patógenos que no se adaptan bien a ambientes secos, como es el caso de Botrytis cinerea en uva de mesa, han sido desplazados por otros como Penicillium que toleran más ambientes de estrés hídrico y altas temperaturas. Esta realidad nos debe hacer reformular nuestras estrategias de control, incluido los planes de uso de fitosanitarios, donde si bien los botriticidas no pueden dejarse de lado, tomando el ejemplo de uva, se deben incluir otros activos cercanos a cosecha que den un golpe a Penicillium y otros hongos que si se adaptan a un ambiente más exigente. Es este el escenario donde hoy los extractos botánicos adquieren absoluta relevancia, debido a que en general ofrecen una protección amplia, para diversos patógenos y al mismo tiempo, algunos, pueden intervenir procesos de defensa y bioestimulación sobre la planta aplicada, mezclando efectos sobre estrés biótico y abiótico, que terminan generando cosechas mejor adaptadas al proceso de exportación y plantas que resisten el ataque de patógenos con mejor respuesta.

Uno de los productos más estudiados y con un vasto historial de comercialización en el mundo es el aceite del árbol del té, una especie de origen australiano, que era utilizado por los nativos de esa región por sus propiedades antimicrobianas y antiinflamatorias, generalmente usado como ungüento para infecciones cutáneas.

CONTROL DE HONGOS FITOPATÓGENOS

Lo primero que debemos entender, no solo para TTO, si no para la mayor parte de extractos vegetales, es que no se componen de un solo compuesto, como sería un fungicida de síntesis química, sino son varios compuestos, en este caso: monoterpenos, sesquiterpenos y alcoholes hidrogenados, que de alguna forma interactúan para generar resultados de control o estimulación en conjunto. En el cuadro 1, se pueden observar los distintos compuestos que conforman el TTO.

Cuadro 1. Componentes de TTO (Modificado de Carson et al., 2006).

Hoy la información disponible señala que el espectro de acción de control de TTO va desde levaduras a hongos filamentosos. Los primeros análisis para conocer el modo de acción de TTO fueron realizados en Candida albicans como hongo modelo, y los resultados señalaron que alteraría la permeabilidad de las células de este patógeno de humanos. Al mismo tiempo, se descubrió que en C. albicans, y un poco más tarde en Fusarium solani, TTO también inhibe la respiración en una respuesta dependiente de la dosis. Micelio de B. cinerea tratado con TTO a diferentes concentraciones fue analizado en términos de su respuesta a nivel de mitocondrias, determinando un severo daño a 2 ml/L lo que resultó en una pérdida de matriz y un incremento en la irregularidad de estos importantes organelos. La permeabilidad de la membrana de la mitocondria fue incrementada por el TTO, lo que pudo comprobarse a través de una baja sostenida de la cantidad de ATP intracelular. De esta forma, estos resultados en B. cinerea sugieren que el daño mitocondrial ejercido por TTO resulta por la disrupción del ciclo de ácido tricarboxílico y la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS), proceso que estaría involucrado en el mecanismo de generación de respuesta antifúngica.

Figura 1. Estudio de campo que compara el efecto de distintos tratamientos 7 días después de aplicados sobre poblaciones epífitas de Pseudomonidos en flores de cerezos con relación a testigo absoluto. Syngenta – Diagnofruit.
Figura 2. Estudio de campo que compara el efecto de distintos tratamientos 14 días después de aplicados sobre poblaciones epífitas de Pseudomonidos en flores de cerezos con relación a testigo absoluto. Syngenta-Diagnofruit.

Si bien TTO posee un modo de acción bastante evidente contra un ‘superpatógeno’ como B. cinerea, su control requiere estrategias mixtas, basadas en aplicaciones de fungicidas de síntesis, así como este tipo de alternativas. En un experimento en Italia, sobre uva de mesa, el control de pudrición gris causada por B. cinerea alternando uso de fluopyram con TTO mejoró la eficacia de ambos tratamientos cuando fueron aplicados de forma separada. Similares experiencias se han realizado con otros cultivos como arándanos alternando con otros botriticidas como fludioxonil & cyprodinil, y los resultados son favorables, concluyendo que es este tipo de estrategias es una importante solución para la disminución del uso de fungicidas convencionales para enfermedades como el tizón de la flor en arándanos.

CONTROL DE BACTERIAS FITOPATÓGENAS

Antes de describir los últimos avances de cómo TTO es capaz de controlar bacterias, hablaremos de algunos mecanismos adaptativos que poseen estos microorganismos, que les permiten de forma exitosa colonizar el mundo y de paso atacar a nuestras plantas.

En Chile, diversas variantes de Pseudomonas nos causan problemas en plantas de frutales de carozos y la última primavera fue uno de los años con más ataques de este tipo de bacterias en huertos de cerezos, debido a alta humedad en periodo de floración y temperaturas templadas. Que un año se generen ataques y otros no, significa que de alguna manera los distintos Pseudomonidos cohabitan en las plantas sin causar enfermedad, a menos que ocurran ciertos eventos, que, apoyados por el clima, permitan el desarrollo de la enfermedad; pero, entonces:

¿Cuál es el mecanismo para que una bacteria fitopatógena (Ej. Pseudomonas) que vive ‘pacíficamente’ en una planta de forma endófita, se transforme en una agresora?

La respuesta no es tan sencilla, y ha sido punto de debate científico los últimos años. Estudios en especies modelo como Pseudomonas aureoginosa y fitopatógenas como Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa) nos han revelado mecanismos bastante escondidos que nos permiten hacer una idea de lo que ocurre.

Se ha descrito un mecanismo que utilizan las bacterias, que de alguna forma es como si se ‘olieran’, mientras más aroma a bacterias hay en el ambiente, estás cambian de actitud y se pueden envalentonar, comenzando procesos de patogenicidad, formación de biofilm, entre otras. De esta forma, las bacterias reciben información de cuanta población existe en un momento dado y comienzan un cambio en su comportamiento, técnicamente esto se denomina Quorum Sensing, en español sería Percepción de Quorum o Quorum sensitivo, que se define como un mecanismo de regulación génica en respuesta a la densidad celular. Cada bacteria (en hongos también ha sido descrito recientemente) libera sustancias químicas que corresponden a la señal, en otras palabras, esa molécula sería el ‘aroma a bacteria’; mientras más “aroma” o señal en el medio se acumula, porque hay más bacterias, llega al nivel que activa genes en las células bacterianas y por esta situación, comienzan un proceso de patogenicidad.

Diversos estudios señalan que TTO logra confundir este mecanismo, anulando la señal química y, por ende, el ‘quorum sensing’, impidiendo que las bacterias se comuniquen y cambien su comportamiento, lo que deriva en un freno el aumento de la población. De esta forma, aplicaciones preventivas de TTO en períodos críticos de aumento de poblaciones de Pseudomonas, se pueden acoplar a un manejo convencional con el objetivo de una respuesta de control más eficiente.

El modo de acción descrito se suma a inestabilidad de membranas que detallamos en hongos y que en bacterias también es observable; ambos mecanismos trabajan en un nivel distinto a los antibióticos comunes, biocidas muy efectivos pero que generan presión de selección fácilmente en las poblaciones de bacterias, terminando en individuos resistentes. De esta forma, incorporar extractos botánicos es prioridad en estrategias antiresistencia en campo, en virtud que logran bajar las poblaciones independientes del grado de resistencia a antibióticos que posea el individuo o la población.

ENCENDIENDO LAS DEFENSAS VEGETALES

Quitosano, ácido salicílico, acibenzolar s-metyl, son algunos de los elicitores que comúnmente utilizamos sobre nuestras plantas con el objetivo de generar una serie de reacciones en cadena que terminan por generar una respuesta generalizada en la planta que promueve la síntesis de proteínas encargadas de la defensa ante situaciones de ataque de fitopatógenos y otro tipo de estrés.

Pero ¿Los extractos vegetales podrían encender las defensas de las plantas que son aplicadas?. La respuesta es que al menos algunos podrían ser considerados reales elicitores. Varios estudios han sido realizados en diversas partes del mundo para comprobar si este efecto es generado por TTO, incluso en Chile hemos podido generar algunos avances en este conocimiento sobre plantas de cerezo.

De forma muy resumida, las reacciones que esperamos en una planta luego de la aplicación de un elicitor de defensas se pueden describir como:

  • Sobreexpresión de genes PR. Genes que terminarán por generar proteínas destinadas a la protección de la célula.
  • Acumulación rápida de especies reactivas de oxígeno (ROS), estas moléculas comienzan una serie de señales en cascadas que terminan en la activación de otras respuestas de defensa en la planta; es como el puntapié inicial.
  • Engrosamiento de la pared celular
  • Producción de fitoalexinas y ácido salicílico

Hoy para comprobar si un compuesto genera este tipo de respuestas utilizamos herramientas moleculares, de forma específica un tipo especial de PCR que nos permite saber si algunos genes que regulan los puntos mencionados anteriormente son sub o sobre-expresados luego de la aplicación del tratamiento con el extracto y se compara con plantas testigo y también infectadas, para conocer la interacción completa de la enfermedad.

Aplicaciones de TTO de 1,0 L/ha en plántulas de trigo con y sin inoculaciones de Fusarium graminearum fueron capaces 2 o 3 días después del tratamiento de aumentar la expresión de genes PR, ROS, PAL (fitoalexinas) y otros bien conocidos asociados a la defensa y rescate de la célula vegetal, los denominados WRKY. En dicho estudio se pudo establecer que la inducción de defensas ocurría en ausencia de infección del patógeno por lo que es posible validar como elicitor en trigo. Similares resultados se han obtenido en estudios realizados sobre tomate y banano, donde Fusarium es un importante patógeno y las respuestas a tratamientos con TTO han sido efectivas para el control a través de la elicitación.

Este tipo de respuestas, son generales, esto quiere decir que a diferencia que lo que ocurre en humanos, por ej., donde nuestros sistemas identifican de forma específica un patógeno, generando una respuesta inmune que se puede sostener en el tiempo, las plantas realizan una serie de estrategias moleculares en tándem para distintos patógenos; así, las mismas defensas podríamos ver elevadas ante un ataque de Xanthomonas o Fusarium en tomate.

Figura 3. Gráfico de calor para expresión de genes bajo distintos tratamientos en hojas de tomate, 3 y 10 d días después de aplicados con TTO y/o inoculadas con Xanthomonas campestris. Con: Control agua; TTO: Tea Tree Oil (Timorex Gold®); Pathogen: Inoculación con X. campestris; TTO +Pathogen: Inoculación con X. campestris + Tea Tree Oil (Timorex Gold®). Colores hacia el rojo indican mayor expresión del gen.

Un estudio en tomate pudo evidenciar cambios en la expresión de genes PR, WRKY, ACC (etileno) y otros, 3 días después de tratadas sin y con la interacción del patógeno. A los 10 días de realizado el tratamiento, aquellas plantas tratadas e inoculadas con el patógeno aún exhibían una aumentada expresión de gran parte de los genes de protección, pudiendo concluir una fuerte inducción y efecto ‘priming’ que ayuda mucho en la prevención de la infección.

RECOMENDACIONES DE USO DE TTO EN CEREZOS

La presente temporada se proyecta húmeda, con posibles precipitaciones en primavera y verano, además de temperaturas templadas a altas, por lo que la consideramos de alto riesgo para especies como cerezas aumentando la posibilidad de ataques de patógenos causantes de tizón de flor y pudriciones en frutas, por lo que debemos redoblar los esfuerzos para disminuir el riesgo. Considerando la acción biocida múltiple, sobre hongos y bacterias, y además efecto elicitor, el proceso de floración es una etapa crítica donde TTO es una herramienta perfecta para el control de tizón causado por Botrytis, Monilinia y/o Pseudomonas, complementando aplicaciones fungicidas de síntesis. La segunda etapa crítica comienza en color pajizo y termina en la cosecha, al menos un par de aplicaciones intercaladas sobre el programa convencional son recomendadas para estimular el sistema de defensa temprano y bajar la carga de inóculo a medida que la madurez y susceptibilidad del fruto a pudriciones aumenta.

PROYECCIONES DE USO DE EXTRACTOS BOTÁNICOS

En el pasado utilizábamos extractos botánicos asumiendo que estos solo generaban un tipo de control directo sobre fitopatógenos, probablemente los extractos de cítricos fueron los encargados de comenzar con estos manejos, reforzando programas de aplicaciones de uva de mesa para el control de pudrición gris. Hoy sabemos que además de controlar patógenos, incluyendo microorganismos de distintos reinos como bacterias y hongos, existen algunos extractos como TTO que además son elicitores, generando respuestas de defensa en la planta, que van a sumar al control directo, y que de esta manera refuerza las posibilidades de un control eficaz y eficiente.

En el futuro, los consumidores cada vez serán más estrictos con el uso de fitosanitarios en frutas y hortalizas, cosechas inocuas, de la mano con la disminución de pesticidas. Además, el cambio climático promoverá la aparición de nuevos patógenos; de esta forma las herramientas de bajo impacto sobre el ambiente, más verdes, que posean efectos más allá del control del patógeno, y que además ayuden a la planta en la estimulación de procesos de defensas, serán fundamentales en una agricultura sostenible a mediano y largo plazo.

Referencias bibliográficas

Abbey, J- et al. 2019. Biofungicides as alternative to synthetic fungicide control of grey mould (Botrytis cinerea) – prospects and challenges, Biocontrol Science and Technology, 29:3, 207-228.

Abbey, J. et al. 2021. Potential use of biofungicides and conventional fungicide for the management of Botrytis blossom blight in lowbush blueberries, Canadian Journal of Plant Pathology, 43:5, 704-713.

Carson C. et al., 2006. Melaleuca alternifolia (Tea Tree) oil: a review of antimicrobial and other medicinal properties. Clin Microbiol Rev. 19(1):50-62.

Iseppi, R. et al., 2023. Effects of Melaleuca alternifolia Chell (Tea Tree) and Eucalyptus globulus Labill. Essential Oils on Antibiotic-Resistant Bacterial Biofilms. Molecules, 28, 1671.

Noumi E- et al. 2018. Chromobacterium violaceum and Pseudomonas aeruginosa PAO1: Models for Evaluating Anti-Quorum Sensing Activity of Melaleuca alternifolia Essential Oil and Its Main Component Terpinen-4-ol. Molecules. 23(10):2672.

Terzi V. et al. 2007. In vitro antifungal activity of the tea tree (Melaleuca alternifolia) essential oil and its major components against plant pathogens. Lett Appl Microbiol. 44(6):613-8.

Rotolo C, et al. 2018. Use of biocontrol agents and botanicals in integrated management of Botrytis cinerea in table grape vineyards. Pest Manag Sci. 74(3):715-725.


Suscríbete a nuestro

Newsletter

newsletter

Lo Más Leído

NEWSLETTER

Gracias por registrar tu correo

Registrate

* indicates required
Newsletters