Implementación del hongo Metharizium anisopliae para combatir la plaga de la mosca pinta en cultivos de caña de azúcar

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL USUMACINTA[pic 1]

División Académica en Procesos Alimentarios, Biotecnológicos y Paramédico

A S I G N A T U R A

Tópicos Selectos de Biotecnología (Optativa II)

UNIDAD II. Biotecnología agropecuaria

MC. Sergio Ramos Jiménez

R E S U L T A D O    D E    A P R E N D I Z A J E

Técnica biotecnológica agropecuaria:

Implementación del hongo Metharizium anisopliae para combatir la plaga de la mosca pinta en cultivos de caña de azúcar

P R E S E N T A

T.S.U. Amairani Cristel Pérez Cambrano

T.S.U. Rebeca Diaz Cruz

10mo cuatrimestre en Ingeniera en Procesos Biotecnológicos

Martes, 07 de noviembre de 2017

Emiliano Zapata, Tabasco

INTRODUCCIÓN

México tiene grandes campos a los cuales es importante sacarle provecho para el desarrollo económico del país, al fomentar campos prósperos, en desarrollo, moderno y justo es garantía de seguridad alimentaria, pero lo más importante de todo es trabajar día tras día para poder hacer realidad y así nuestro país siembre con éxito.

De acuerdo a datos del Servicio de Información de Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) de la Secretaría de Agricultura Ganadería Desarrollo Rural Pesca y Alimentación (SAGARPA) la producción de caña de azucar para el 2015 se desplomó en mas de 400 mil toneladas en comparación con el 2014, donde la producción fue mayor con 2,211,116 toneladas.. Esto puede ser debido a diferentes variaciones o factores que afecta la producción como: la etapa de desarrollo, suelo, clima, temperatura, malezas, plagas, enfermedades, entre otras. En el cultivo de la caña de azúcar sabemos que desde hace tiempo existe un complejo de plagas insectiles que repercuten en la producción de campo, trayendo como resultado el bajo rendimiento de campo y de fábrica.

Las plagas y las enfermedades en la caña de azúcar se han relacionado con pérdidas significativas en la producción, y una de las plagas que afecta un 60% de los cultivos de caña de azucar es el salivazo, o también conocido como mosca pinta (Aeneolamia spp.), es una de las plagas más perjudiciales en la caña de azúcar, debido a que provoca reducciones en la producción de hasta 60%. Para ello se proponen mecanismos de protección, como la implementación de hongo Metharizium anisopliae, el cual funciona como un control biológico que no daña los cultivos de caña de azucar y erradica la plaga. A continuación, se menciona la técnica se explicará más afondo sobre la implementación de esta técnica.

CONTROL BIOLÓGICO PARA EL SALIVAZO O MOSCA PINTA (AENEOLAMIA POSTICA) EN LA CAÑA DE AZÚCAR

El cultivo de la caña de azúcar está ampliamente distribuido en los Estados Unidos Mexicanos, siendo 13.5% del valor de la producción agrícola nacional, teniendo una producción anual de caña industrializada de 49 millones 25 mil 605 toneladas. Generando así, un ingreso de 33 mil millones de pesos anuales, las cuales constituye como la principal fuente de ingreso económico para los 2.3 millones de personas que viven de esta industria, la cual se desarrolla principalmente en 15 estados del país, como son Veracruz, Jalisco, Oaxaca, Tabasco, Chiapas, Morelos, entro otros. En Tabasco existen 3 ingenios en operación (productoras de caña de azucar), quienes en el 2015 cocecharon 1,711,466 toneladas de caña y produjeron 168,387 toneladas de azucar.

Las plagas y las enfermedades en la caña de azúcar se han relacionado con pérdidas significativas en la producción e incluso de desastres económicos en este sector agroindustrial, debido a que el control químico no ha resultado muy eficaz pues los organismos generan resistencia. El salivazo, o también conocido como mosca pinta (Aeneolamia spp.), es una de las plagas más perjudiciales en la caña de azúcar, debido a que provoca reducciones en la producción de hasta 60%. Esto es debido por el uso excesivo o mal empleo de un plaguicida, lo que solo puede provocar modificaciones genéticas en los insectos capaces de sobrevivir.

Es por ello que se han venido implemento para la mosca pinta en caña de azúcar la aplicación de compostas y micorrizas trayendo como resultado un logró al incrementar un 25% el rendimiento por hectárea de caña de azúcar. Para ello se proponen mecanismos de protección, que hasta el 2016, que consiste en implementar la utilización del hongo metharizium anisopliae ya que según las investigaciones que se realizaron y pruebas en campo se considera como un plaguicida biológico que no ocasiona riesgo en la caña de azúcar y puede erradicar la mosca pinta, entonces garantizar la seguridad alimentaria del país en este caso el azúcar utilizado en los hogares de todo el mundo es de interés ya que la azúcar es el producto de mayor consumismo en el mundo.

METHARIZIUM ANISOPLIAE[pic 2]

Es un hongo que crece naturalmente en los suelos de todo el mundo y causa enfermedades en varios insectos al actuar como un parasito (Ilustración 1).

Clasificación científica

Reino: Fungi

División: Ascomycota

Clase:        Sordariomycetes

Orden: Hypocreales

Familia: Clavicipitaceae

Género: Metarhizium

Especies: M. anisopliae[pic 3]

Insecticida microbial a base de Metharizium anisopliae, caracterizado por la formación de micelio septado con producción de conidias de aproximadamente 0.5-0.8 micras de diámetro o formas de reproducción asexual, en conidióforos que nacen a partir de hifas ramificadas.

Su ciclo comprende dos fases, una patogénica y otra saprofítica. La fase patogénica ocurre cuando el hongo entra en contacto con el tejido vivo del hospedante y la saprofíctica cuando el hongo completa su ciclo aprovechando los nutrientes del cadáver del insecto. Es un parásito facultativo, posee conidias que constituyen la unidad infectiva del hongo, el proceso infectivo se produce en tres fases:

1. Fase de germinación de esporas y penetración de hifas al cuerpo del hospedante, dura de 3-4 días, la penetración ocurre a través de la cutícula o por vía oral.
2. Fase de invasión de los tejidos por parte del micelio del hongo hasta causar la muerte del insecto, dura 2-3 días, durante el proceso se producen una gran variedad de metabolitos secundarios tóxicos, como las destruxinas. Los síntomas de la enfermedad en el insecto son la pérdida de sensibilidad, movimientos descoordinados y parálisis. Cuando el insecto muere se momifica.
3. Fase de esporulación e inicio de un nuevo ciclo, el micelio del hongo se observa primero en las articulaciones y partes blandas de los insectos y en días posteriores se incrementa a todo el cuerpo hasta finalmente cubrirlo; tras la muerte del insecto y bajo condiciones de humedad relativa alta, las conidiosporas pueden extenderse a través del cuerpo cubriéndolo con material fungoso característico.

PRODUCCIÓN DE METHARIZIUM ANISOPLIAE

Producción semi-industrial

El proceso de producción sema-industrial se realiza en varias fases, que van desde la obtención del cultivo puro hasta la formulación del producto. En general el proceso está· organizado en dos etapas, la etapa de cerapio y la etapa de producción. El tiempo empleado en desarrollar el proceso de producción, para producir un lote de producto es aproximadamente un mes, desde que se obtiene el cultivo puro hasta que se cosecha y formula el producto.

Aislamiento

Este paso consiste en la obtención del hongo a partir de la fuente de inóculo, la cual puede ser a partir de insectos, plantas; o medios artificiales como: PDA (platos Petri, tubos de ensayo, etc.) o de preservaciones en seco como silica-gel. A partir del aislamiento del hongo se procede a su inoculación en un medio de cultivo, para la obtención de un cultivo puro. Por tal razón debemos estar seguros que el hongo aislado corresponde al hongo que nos interesa, además debe estar libre de contaminantes y debe tener buen vigor para su crecimiento.

Aislamiento por dilución seriada

1. Es el método más utilizado, consiste en colocar un insecto cubierto con las esporas del hongo, en un recipiente que contiene 10 ml de agua destilada estéril con 0.01 % de Tween 80.
2. La suspensión resultante se debe agitar por 1 minuto, para que los conidios se desprendan del cuerpo del insecto. Lo que resulta de la mezcla es una suspensión concentrada del inóculo más otras partículas; a esta suspensión la llamamos solución madre.
3. A partir de la solución madre, se preparan diluciones en serie (10ñ1, 10ñ2, 10ñ3, 10-4,10ñ5, 10ñ6). La primera dilución (10ñ1) se obtiene transfiriendo con una pipeta estéril un ml de la solución madre a un tubo que contiene 9 ml de agua destilada estéril con 0.01 % de Tween 80.
4. Se agita fuertemente durante 1 minuto, luego tomamos un ml de esta suspensión y lo colocamos en otro tubo de ensayo que contiene 9 ml de agua destilada estéril con 0.01 % de Tween 80, obteniendo así la segunda dilución.
5. Se repite varias veces hasta lograr obtener una serie de diluciones (10 ñ1 hasta 10 -6). Para realizar la siembra del hongo se deben usar las últimas diluciones (10-4, 10ñ5, 10ñ6); esto se hace principalmente para reducir los riesgos de contaminación con otros microorganismos.

Cultivos puros

Un cultivo puro, es el desarrollo de un organismo libre del crecimiento de otros organismos.

1. Se obtiene haciendo un aislamiento del hongo a partir del cultivo o fuente de inóculo original. El inóculo se siembra o deposita en platos Petri que contienen el medio de cultivo PDA (u otro medio).
2. Para mantener las características del hongo es necesario reactivar el hongo por lo menos dos veces al año.
3. La reactivación del hongo se hace mediante bioensayos y consiste en la inoculación del hongo en insectos.
4. Después de la inoculación se procede a la incubación, colocando el bioensayo en condiciones adecuadas de temperatura. Finalmente, a partir de los insectos espatulados se hace el aislamiento del hongo, utilizando las técnicas correspondientes.

Incubación del cultivo

1. La incubación es el periodo durante el cual ocurre el crecimiento y reproducción del hongo. Después de realizar la inoculación:
2. Los platos Petri se colocan en los lugares de crecimiento a temperatura de 24 a 28 ºC, durante un tiempo de 4 a 6 días. Durante este periodo se observa el crecimiento del micelio y la producción de conidios.
3. Cuando el hongo llega a cubrir toda la superficie del medio de cultivo en el plato petri. Para realizar limpieza de los contaminantes y darle seguimiento al cultivo, se deben realizar observaciones cada 48 horas.

Matrices y bolsas

Estas dos etapas del proceso de producción, tienen como objetivo reproducir masivamente el hongo en un substrato de arroz entero, para obtener las unidades infectivas, o sea las conidias del entomopatogenos.

1. En la matriz se produce el hongo que se utiliza para inocular las bolsas, y en las bolsas se reproduce el hongo que luego es pasado a las bandejas y que ser· cosechado al final del proceso de producción.
2. La matriz se establece en recipientes de vidrio (Erlenmeyer) y las bolsas en bolsas de polipropileno.
3. Para la matriz se utilizan 100 gramos de arroz en cada Erlenmeyer. La cantidad de arroz a colocar en la bolsa, depende del tamaño de esta, generalmente se usan 200 gramos por bolsa.

Preparación del substrato de arroz para las matrices

1. El arroz que se utiliza en las matrices, debe ser precocido, para lo cual se coloca un recipiente con agua, en la estufa, cuando el agua comienza a hervir se deposita el arroz y se mantiene hasta que el arroz presenta una consistencia suave, lo cual toma aproximadamente 5 minutos.
2. Posteriormente el arroz se pone a escurrir en una zaranda hasta que esté totalmente frío y seco, con el objetivo de procurar que las matrices no adquieran humedad, durante su incubación.
3. En cada Erlenmeyer se depositan 100 gramos del arroz pre-cocido y seco, lo cual constituye la matriz. Las matrices son esterilizadas en la autoclave, durante4a5 minutos, a 121ºC y 1.2 bares de presión, con el fin de eliminar contaminantes.
4. Después de esterilizadas las matrices, estas se agitan para evitar aglomeraciones de los granos de arroz, lo que favorece el crecimiento homogéneo del hongo sobre las matrices una vez inoculadas.

Incubación y secado del hongo

1. El objetivo de esta fase es la eliminación de la humedad del hongo y su reproducción.
2. El arroz contenido en las bolsas es depositado en bandejas plásticas que presentan orificios en el fondo, las que se colocan en un local a temperatura ambiente para que se sequen.
3. Al inicio las bandejas se mantienen selladas y posteriormente se abren. Inicialmente las bandejas se limpian, se humedecen con alcohol y se flamean con el mechero.
4. Se seleccionan las bolsas de mejor calidad, se abren y el contenido de 10 bolsas es depositado en cada bandeja, lo que equivale aproximadamente a 2000 gramos de arroz colonizado por el hongo.
5. El periodo de incubación tarda aproximadamente 15 días y se desarrolla en 2 fases, que son la incubación y el secado: La incubación de la bandeja dura aproximadamente 6 días, durante este tiempo el hongo crece y se reproduce en condiciones de oscuridad y alta humedad relativa.

Cosecha del hongo

La cosecha como el paso final del proceso de producción semi industrial, consiste en separar del substrato (arroz) las estructuras del hongo (conidias y/o esporas) y recolectarlas, las cuales son obtenidas en forma de polvo. Para realizar la cosecha, la humedad del hongo no debe exceder de 4 a 6%. El polvo que se obtiene en la cosecha de hongos entomopatogenos contiene esporas y/o conidios y micelio, que son estructuras del hongo, más las partículas del substrato de arroz.

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