WO2024148443A1 - Biofungicida bacteriano para el control de phytophthora cinnamomi basado en bacilus pumilus y bacillus safensis - Google Patents

Biofungicida bacteriano para el control de phytophthora cinnamomi basado en bacilus pumilus y bacillus safensis Download PDF

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WO2024148443A1
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bacillus
rgm
pulimus
strains
safensis
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PCT/CL2023/050003
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Miguel CASTRO RETAMAL
Javier NUÑEZ ESCOBAR
Luis COTTET BUSTAMENTE
Bárbara OLIVA ARANCIBIA
Debbie SILVA MUÑOZ
Andrea POCH PLA
Claudia REINOSO GUZMÁN
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Universidad Santo Tomas
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/20Bacteria; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • A01N63/22Bacillus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/07Bacillus

Definitions

  • the invention aims at biocontrollers for phytopathogens, such as the pseudo fungus Phytophthora cinnamomi, which mainly affects walnut and avocado trees, which comprise an isolated Bacillus safensis strain (L1) and at least one Bacillus pulimus (T3 and/or B5) and/or its fermentation products; for application to plant foliage, plant fruits and flowers, seeds, plant roots, and the soil surrounding the plants.
  • phytopathogenic fungi such as Phytophthora cinnamomi, among others.
  • one of the sustainable alternatives is the use of compositions based on microorganisms for the biological control of pests and diseases, as well as for the fertilization or stimulation of the growth of crops of commercial interest.
  • the main advantage of this alternative is that, being based on natural mechanisms, it represents an ecological, non-polluting and environmentally friendly option. At the same time, the risks of phytopathogens acquiring resistance, as occurs with agrochemicals, are considerably reduced. Furthermore, since biological control microorganisms are specific in their mode of action, in general it is less likely that their use will harm other beneficial organisms, or that they may have harmful effects on animals or people, both at the time of their application , as in the consumption of crops that have been protected by these products.
  • Phytophthora cinnamomi is a phytopathogen, pseudofungus, oomycete, which causes root and neck rot disease in walnut trees and is present in around 96% of productive walnut fields.
  • Bacillus sp. have been applied in commercial products, among which is Bacillus pumilus, strain QST2808, used as an active ingredient in SONATA and BALLAD-PLUS, produced by BAYER CROP SCIENCE; Bacillus amyloliquefaciens subsp. Plantarum D747 active ingredient of AMYLO-X® WG produced by the CERTIS company, Bacillus subtilis strain QST713, used as the active ingredient of SERENADE, produced by BAYER CROP SCIENCE; Bacillus subtilis strain GBO3, used as active ingredient in KODIAK and SYSTEM3, produced by HELENA CHEMICAL COMPANY.
  • compositions that use a combination of Bacillus safensis strains, in combination with at least one Bacillus pulimus, and/or their fermentation products with a synergistic effect in the biocontrol of Phytophthora cinnamomi.
  • the combinations of protected strains are capable of inhibiting the growth of other phytopathogenic fungi such as: Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa mal ⁇ , Moni Un ⁇ a fru eticola, Fusarium oxysporum, f ⁇ izhopus spp., Sclerotinia selerotiorum, and /o Colletotrichum lindemuthianum.
  • phytopathogenic fungi such as: Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa mal ⁇ , Moni Un ⁇ a fru eticola, Fusarium oxysporum, f ⁇ izhopus spp., Sclerotinia selerotiorum, and /o Colletotrichum lindemuthianum.
  • Photographs of some of the test plates show the inhibition of mycelium growth of P. cinnamomi against the strains of Bacillus safensis L1 and Bacillus Pumilus T3 and B5. The same effect is seen when using the L1/T3 and L1/B5 mixtures.
  • Figure 2 Controlling effect of bacterial supernatants. The tests were carried out by inoculating nutrient agar plates supplemented at 50% with supernatants obtained from bacterial cultures of the strains of the invention. The growth of the pathogen was evaluated after 5 days, the bacterial supernatants of strains B5, T3 and L1 show a greater inhibitory effect against the growth of the fungus. In all cases, less growth is observed than the unsupplemented Control (-).
  • Figure 3 Synergistic effect on the antagonistic activity on the growth of P. cinnamomi from bacteria-free supernatants. Plate growth inhibition assays of the fungus using nutrient media supplemented with bacterial culture supernatants are shown. The records correspond to day 7 of growth of P. cinnamomi.
  • the legend under each image indicates the name of the strain evaluated.
  • the control, C contains ML medium in the absence of culture supernatant.
  • Figure 3-B graph quantifying the growth inhibition achieved, where the control is considered 100% growth.
  • Figure 4 Photographs of walnut plants infected with P. cinnamomi, showing: (C) Uninfected control plant; (A) Infected plant pretreated with formulation of the invention (B) infected plant not treated with the formulation of the invention.
  • FIG. 4A Photograph two weeks after infection.
  • Figure 4-B Photograph three weeks after infection.
  • the invention aims at compositions for the biological control of phytopathogenic fungi that comprise an isolated strain of Bacillus safensis (L1), in combination with at least Bacillus pulimus (T3) and/or (B5) and/or their fermentation products.
  • These compositions can be applied to: plant foliage, plant fruits and flowers, plant seeds and roots, and the soil surrounding the plants.
  • compositions make it possible to prevent or treat infections by fungi or phytopathogenic pseudofungi, such as Phytophthora cinnamomi, Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa mal!, Monilinia fructicola, Fusarium oxysporum, fiizhopus spp., Sclerotinia sclerotiorum, and/or Colletotrichum lindemuthianum.
  • phytopathogenic pseudofungi such as Phytophthora cinnamomi, Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa mal!, Monilinia fructicola, Fusarium oxysporum, fiizhopus spp., Sclerotinia sclerotiorum, and/or Colletotrichum lindemuthianum.
  • strains of the invention are deposited in the Chilean collection of Microbial Genetic Resources (CChRGM; address Avenida Vicente Méndez 515, Chillán, Chile), under the access code RGM 3423 for Bacillus safensis (L1); RGM 3405 for Bacillus pulimus (T3); and RGM 3387 for Bacillus pulimus (B5).
  • ChRGM Microbial Genetic Resources
  • the bacteria of the invention correspond to indigenous Chilean strains, which were isolated and selected by the inventors from samples of plant tissues. These strains, each one by itself, and synergistically in mixtures, have the property of inhibiting the growth of the phytopathogenic pseudo fungus Phytophthora cinnamomi, as we have indicated this species is a pseudo fungus, but in the art this distinction is not usually made. phylogenic, so we will refer to this phytopathogen interchangeably as a fungus or pseudofungus.
  • the fungicidal capacity of bacteria is given by the secretion of molecules into the medium, which presumably interact with the fungus, inhibiting the proliferation of the mycelium as well as the germination of zoospores. In this way, the strains of the invention can be used complete or only their fermentation products, which are found in the supernatant of their culture media.
  • the invention points to a composition that controls the growth of phytopathogenic fungi that comprises the isolated strain of Bacillus safensis (L1), RGM 3423 in combination with at least one of the isolated Bacillus pulimus strains. (T3) RGM 3405 and/or (B5) RGM 3387 and/or its fermentation products, in a vehicle appropriate for agriculture.
  • said composition is in the form of a liquid, a powder, a dry wettable powder, a spreadable granule, or a dry wettable granule.
  • Appropriate vehicles for agriculture can be water, sodium alginate, chitosan, natural rubber, zeolite, among others.
  • the composition controlling the growth of phytopathogenic fungi comprises the indicated strains, where each strain: Bacillus safensis (L1), Bacillus pulimus (T3) and/or Bacillus pulimus (B5) are each present in a concentration of between 10 4 to 10 10 CFU/mL, especially between 10 6 to 10 9 CFU/mL.
  • each strain: Bacillus safensis (L1), Bacillus pulimus (T3) and/or Bacillus pulimus (B5) are each present in a concentration of between 10 4 to 10 10 CFU/mg, especially between 10 6 to 10 9 CFU/mg.
  • composition of the invention comprises only fermentation products of the strains Bacillus safensis (L1), Bacillus pulimus (T3) and/or Bacillus pulimus (B5).
  • the invention aims at a method to prevent or control fungal infestation which comprises applying the composition of the invention to crops, nearby soil, fruit trees, fruits, seeds, seedlings, seedbeds or irrigation water.
  • the product is applied in the irrigation system, to control Phytophthora cinnamomi
  • the product is applied through a sprinkler system, for example, using (pumps) on the trees of the orchard to be protected.
  • a sprinkler system for example, using (pumps) on the trees of the orchard to be protected.
  • the crop, seed, seedling or seedbed is chosen from one of the following agronomic species: Walnut trees, avocado trees, peach trees, plum trees, apricots, sour cherries and cherry trees.
  • the fungus or pseudofungus to be controlled is chosen from Phytophthora cinnamomi, Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa mail, Monilinia fructicola, Fusarium oxysporum, Rizhopus spp., Sclerotinia sclerotiorum, and/or Colletotr ⁇ chum lindemuthianum.
  • the composition is especially effective in controlling the pseudo fungus Phytophthora cinnamomi.
  • compositions of the invention have an increased ability to control pseudo Phytophthora cinnamomi fungus.
  • a synergistic effect is seen when combining the strains of the invention Bacillus safensis (L1), Bacillus pulimus (T3) and/or Bacillus pulimus (B5), or their fermentation products, for the control of this very harmful and fungal pest. difficult to control.
  • the inventors have demonstrated this effect in both plates and plants.
  • the fermentation product of these strains which corresponds to the supernatant of their culture, maintains the antifungal and synergistic activity shown by the complete culture.
  • compositions of the invention are harmless to humans, animals, plants and insects.
  • a second advantage lies in the fact that the mechanism of action is given by several extracellular molecules, there is no single active ingredient, therefore the possibility of generating resistance by the pathogen is much lower than when using traditional products that are based on a single chemical.
  • compositions of the invention could be used in conjunction with other biological products, and/or integrated into existing management in the field. They do not generate toxic waste, and do not require additional investment in technology since their application is simple with common means in agronomic management.
  • Example 1 Obtaining the strains of the invention.
  • Figure 1 shows the confrontation tests between the strains of the invention and the P.cinnamomi fungus. To do this, a disk of actively growing mycelium was placed in the center of a Petri dish containing nutrient agar. Bacteria from a 24-hour liquid culture were seeded 3 cm away.
  • Figure 1 -A shows photographs of the fungus tests against L1, T3, B5 and L1 /T3, and L1 B5. It can be seen that all strains alone or in combination are capable of inhibiting, to different degrees, the growth of P. cinnamomi in vitro.
  • Figure 1-B graphs these same results, and incorporates T3/B5 and L1/T3/B5.
  • the strains of the invention were grown independently, each in a separate flask for 16 hours in liquid medium at 30°C and shaking (150 RPM).
  • the liquid medium used comprises Tryptone 10 g/L, NaC1 10 g/L, yeast extract 5 g/L.
  • Example 3 Biocontrol of fermentation products on P. cinnamomi in a Petri dish.
  • the synergistic effect of the combinations of the invention was determined, using the fermentation products or supernatants of the cultures of strain L1 (Bacillus safensis) in combination with the supernatants of T3 or B5 (both Bacillus pumilus).
  • the supernatant of each strain was obtained from pure cultures grown at 120 RMP for 48 hours at 30°C and subsequently centrifuged at 8000 g for 15 min. Each supernatant was preserved and supplemented with 10 pg/mL of ciprofloxacin, an antibacterial compound. , in order to ensure that the supernatant does not contain bacteria, but only fermentation products.
  • figure 4 shows two photographs of the 3 plants in the analysis, where the first, Figure 4-A was taken 2 weeks after infection by the fungus and figure 4-B was taken 3 weeks later. of the infection. It can be seen that the plant pre-treated with the formulation of the invention has a very similar appearance to the control plant, while the infected plant, without the treatment of the invention, dies after 3 weeks.

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Abstract

La invención se refiere a biocontroladores para fitopatógenos tales como el seudo hongo Phytophthora cinnamomi, que afecta principalmente a nogales y paltos. Donde el biocontrolador es una combinación de cepas de Bacillus safensis (L1) y al menos un Bacillus Pulimus (T3 y/o B5) donde esta combinación de bacterias muestra sinergismo respecto a cada una de ellas por separado. Las cepas se encuentran depositadas en la colección Chilena de Recursos Genéticos Microbianos, bajo el código de acceso RGM 3423 para Bacillus safensis (L1); RGM 3405 para Bacillus pulimus (T3); y RGM 3387 para Bacillus pulimus (B5).

Description

BIOFUNGICIDA BACTERIANO PARA EL CONTROL DE PHYTOPHTHORA CINNAMOMI BASADO EN BACILUS PUMILUS Y BACILLUS SAFENSIS
MEMORIA DESCRIPTIVA
CAMPO TÉCNICO
La invención apunta a biocontroladores para fitopatógenos, tales como el seudo hongo Phytophthora cinnamomi, que afecta principalmente a nogales y paltos, que comprenden una cepa aislada Bacillus safensis (L1 ) y al menos un Bacillus pulimus (T3 y/o B5) y/o sus productos de fermentación; para aplicación a follaje de plantas, frutos y flores de plantas, semillas, raíces de plantas, y al suelo que rodea a las plantas. Estas composiciones permiten prevenir o tratar infecciones por hongos fitopatógenos, tales como Phytophthora cinnamomi, entre otros.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Actualmente existe una gran demanda por el manejo biológico o natural de los cultivos y sus plagas, como una alternativa al uso indiscriminado de productos agroquímicos contaminantes, para reducir los efectos dañinos de estos últimos en el medio ambiente. En este contexto, una de las alternativas sostenibles es el uso de composiciones en base a microorganismos para el control biológico de plagas y enfermedades, así como para la fertilización o estimulación del crecimiento de cultivos de interés comercial.
La principal ventaja de esta alternativa es que, al estar basada en mecanismos naturales, representa una opción ecológica, no contaminante y respetuosa con el medio ambiente. Al mismo tiempo, se reducen considerablemente los riesgos de que los fitopatógenos adquieran resistencia, como ocurre con los agroquímicos. Además, dado que los microorganismos controladores biológicos son específicos en su modo de acción, en general es menos probable que el uso de éstos dañe a otros organismos benéficos, o que puedan tener efectos nocivos sobre animales o personas, tanto en el momento de su aplicación, como en el consumo de los cultivos que han sido protegidos por estos productos. Phytophthora cinnamomi es un fitopatógeno, seudo hongo, oomycete, causante de la enfermedad de decaimiento o pudrición de raíces y cuello en nogales y se encuentra presente en alrededor del 96% de los campos productivos de nueces.
Solamente en nogales, la prevalencia es un 15,7% de los árboles enfermos. En el país las regiones más afectadas son O’Higgins y Valparaíso, donde la cifra llega a 18,4 y 28,4%, respectivamente. Se estima que Phytophthora sp. causa pérdidas del 8 al 10% del rendimiento nacional en los campos infectados. El patógeno, también afecta paltos, sin embargo, a nivel nacional la incidencia de la enfermedad en estos cultivos es menor.
Actualmente el control de este seudo hongo se realiza utilizando productos químicos potencialmente tóxicos y de corta vida útil que se aplican mayoritariamente en el suelo o en forma de aspersión foliar. Sin embargo, además de lo ya indicado, utilizar estos productos agroquímicos representa potenciales dificultades para la entrada de los productos agrícolas, nueces y paltas, a importantes mercados. Por ejemplo, en Europa el uso de productos que contienen fosfonatos está siendo regulado, restringiendo los límites máximos de residuos permitidos.
En Chile existen algunos productos que contienen cepas de Tríchoderma sp., hongo no fitopatogénico, como agente biológico preventivo. Pero hasta ahora no se han publicado resultados concretos de su buen funcionamiento en campo. La estrategia al utilizar este hongo no fitopatogénico, se basa en que Tríchoderma sp. coloniza los tejidos superficiales de la planta y podrían inducir resistencia sistémica en el vegetal, además desplazarían los hongos fitopatógeno por un efecto de competencia. Sin embargo, dado que Phytophthora cinnamomi es un patógeno presente en el suelo que afecta primeramente las raíces vegetales, esta estrategia foliar es de baja eficiencia en la prevención de la enfermedad causada por P. cinnamomi.
Tampoco existe en el mercado una alternativa dirigida específicamente contra el patógeno Phytophthora cinnamomi que permita un eficiente control biológico de la enfermedad, lo que sin duda representa una oportunidad ya que un producto que contenga como principio activo cepas bacterianas que intervengan e impidan el desarrollo del fitopatógeno permitirá un control preventivo de la enfermedad y al mismo tiempo evitará o al menos permitirá disminuir el uso de controladores químicos potencialmente tóxicos. Previamente, algunos miembros de la especie Bacillus se han descrito como cepas de control biológico, ya que tienen como características principales el hecho de ser virtualmente omnipresentes en todos los tipos de suelos, a los que agrega una alta tolerancia al calor, un rápido crecimiento en medios líquidos y la formación de esporas que le permiten sobrevivir durante largos períodos de tiempo.
Todo esto confiere a las cepas de este género un gran potencial como agentes de biocontrol. De hecho, algunas cepas Bacillus sp. se han aplicado en productos comerciales, dentro de los que se encuentra Bacillus pumilus, cepa QST2808, utilizada como ingrediente activo en SONATA y BALLAD-PLUS, producida por BAYER CROP SCIENCE; Bacillus amyloliquefaciens subsp. Plantarum D747 ingrediente activo de AMYLO-X® WG producido por la empresa CERTIS, Bacillus subtilis cepa QST713, utilizada como ingrediente activo de SERENADE, producida por BAYER CROP SCIENCE; Bacillus subtilis cepa GBO3, utilizada como ingrediente activo en KODIAK y SYSTEM3, producida por HELENA CHEMICAL COMPANY. Hasta ahora no conocemos productos comerciales, que empleen una combinación de cepas de Bacillus safensis, en combinación con al menos un Bacillus pulimus, y/o sus productos de fermentación con un efecto sinérgico en el biocontrol de Phytophthora cinnamomi.
Por otra parte, en el estado del arte se encuentran diversos documentos cercanos, por ejemplo, en US2014342905A1 (“ Plant growth-promoting microbes and uses therefor1’ , 2014- 1 1 -20), protege 4 microorganismos biocontroladores, e incluye el patógeno de interés Phytophthora cinnamomi, en una lista de posibles patógenos a biocontrolar. No obstante, no hay ejemplos de que se controle P. cinnamomi. Dentro de las bacterias que estudiaron como biocontroladoras hay un Bacillus pumilus (ver Tabla 3), no obstante, no muestra buena actividad antagonista, y de hecho no está entre las bacterias depositadas y protegidas en esta solicitud de patente (ver Tabla 1 US2014342905A1 ).
Por otra parte, la publicación científica de Lourengo de Andrade et al (Molecular Biology Reports. 2022 May 18:1 -6, “A systematic review about biological control of phytopathogenic Phytophthora cinnamomi.” Que se refiere al mismo campo técnico de la invención, el biocontrol de P. cinnamomi, indica que lo más estudiado es el biocontrol a través de Trichoderma, y que el uso de Bacillus es muy prometedor, no obstante, se destacan Bacillus atrophaeus y Bacillus velezensis, y no se mencionan ni B. safensis ni B. pumilus.
Por lo que estos documentos no divulgan ni anticipan, composiciones que empleen una combinación de cepas de Bacillus safensis, en combinación con al menos un Bacillus pulimus, y/o sus productos de fermentación con un efecto sinérgico en el biocontrol de Phytophthora cinnamomi.
Además, las combinaciones de cepas protegidas son capaces de inhibir el crecimiento de otros hongos fitopatógenos como: Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa malí, Moni Un ¡a fru eticóla, Fusarium oxysporum, fíizhopus spp., Sclerotinia selerotiorum, y/o Colletotrichum lindemuthianum.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Figura 1. Ensayos de antagonismo contra. Phytophthora cinnamomi Se determinó la capacidad de las cepas para inhibir el crecimiento de P. cinnamomi, por ensayos de enfrentamiento en placa de Petri.
1 -A. Fotografías de algunas de las placas del ensayo, se aprecia la inhibición del crecimiento de micelio de P. cinnamomi frente a las cepas de Bacillus safensis L1 y Bacillus Pumilus T3 y B5. El mismo efecto se aprecia al utilizar las mezclas L1/T3 y L1/B5.
1 -B Gráfico que ¡lustra el crecimiento de P. cinnamomi frente a todas las combinaciones de la invención, donde la combinación de las 3 cepas obtiene el menor crecimiento del patógeno, o su mayor inhibición.
Figura 2. Efecto controlador de sobrenadantes bacterianos. Los ensayos se realizaron inoculando placas de agar nutritivo suplementados al 50% con sobrenadantes obtenidos de cultivos bacterianos de las cepas de la invención. Se evaluó el crecimiento del patógeno a los 5 días, los sobrenadantes bacterianos de las cepas B5, T3 y L1 muestran mayor efecto inhibitorio contra el crecimiento del hongo. En todos los casos se observa menos crecimiento que el Control (-) no suplementado. Figura 3. Efecto sinérgico en la actividad antagónica sobre el crecimiento de P. cinnamomi de los sobrenadantes libres de bacterias. Se muestran ensayos de inhibición del crecimiento en placa del hongo utilizando medios nutritivos suplementados con sobrenadantes de cultivos bacterianos. Los registros corresponden al día 7 de crecimiento de P. cinnamomi.
Figura 3-A Fotografías de las placas del ensayo Se observa que el sobrenadante combinado de las cepas L1/B5/T3 (L1/B5; L1/T3 y L1/B5/T3) presentan una actividad antagónica mucho mayor sobre el crecimiento de P. cinnamomi que los sobrenadantes individuales. La leyenda bajo cada imagen indica el nombre de la cepa evaluada. El control, C, contiene medio ML en ausencia de sobrenadante de cultivo.
Figura 3-B, gráfico que cuantifica la inhibición del crecimiento lograda, donde el control se considera el 100% de crecimiento.
Figura 4. Fotografías de plantas de nogal infectadas con P. cinnamomi, se aprecia: (C) Planta control no infectada; (A) Planta infectada pretratada con formulación de la invención (B) planta infectada no tratada con la formulación de la invención.
Figura 4-A. Fotografía a las dos semanas post infección.
Figura 4-B. Fotografía a las tres semanas post infección.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
La invención apunta a composiciones para el control biológico de hongos fitopatógenos que comprenden una cepa aislada de Bacillus safensis (L1 ), en combinación con al menos Bacillus pulimus (T3) y/o (B5) y/o sus productos de fermentación. Estas composiciones pueden aplicarse a: follaje de plantas, frutos y flores de plantas, semillas y raíces de plantas, y al suelo que rodea a las plantas. Estas composiciones permiten prevenir o tratar infecciones por hongos o seudo hongos fitopatógenos, tales como Phytophthora cinnamomi, Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa mal!, Monilinia fructicola, Fusarium oxysporum, fíizhopus spp., Sclerotinia sclerotiorum, y/o Colletotrichum lindemuthianum.
Las cepas de la invención se encuentran depositadas en la colección Chilena de Recursos Genéticos Microbianos (CChRGM; dirección Avenida Vicente Méndez 515, Chillán, Chile), bajo el código de acceso RGM 3423 para Bacillus safensis (L1 ); RGM 3405 para Bacillus pulimus (T3); y RGM 3387 para Bacillus pulimus (B5).
La bacterias de la invención, corresponden a cepas autóctonas chilenas, las que fueron aisladas y seleccionadas por los inventores a partir de muestras de tejidos vegetales. Estas cepas, cada una por sí misma, y en forma sinérgica en mezclas, tienen la propiedad de inhibir el crecimiento del seudo hongo fitopatógeno Phytophthora cinnamomi, como hemos indicado esta especie es un seudo hongo, pero en la técnica habitualmente no se realiza esta distinción filogénica, por lo que nos referiremos a este fitopatógeno indistintamente como hongo o seudo hongo. La capacidad fungicida de las bacterias está dada por la secreción de moléculas al medio, las que presumiblemente interaccionan con el hongo inhibiendo la proliferación del micelio como también la germinación de zoosporas. De esta forma, las cepas de la invención pueden emplearse completas o sólo sus productos de fermentación, los que se encuentran en el sobrenadante de sus medios de cultivo.
En una primera realización, la invención apunta a una composición controladora del crecimiento de hongos fitopatógenos que comprende la cepa aislada de Bacillus safensis (L1 ), RGM 3423 en combinación con al menos una de las cepas aisladas Bacillus pulimus (T3) RGM 3405 y/o (B5) RGM 3387 y/o sus productos de fermentación, en un vehículo apropiado para la agricultura. Donde dicha composición está en forma de un líquido, un polvo, un polvo humectable seco, un gránulo esparcióle, o un gránulo humectable seco. Los vehículos apropiados para la agricultura pueden ser agua, alginato de sodio, quitosano, goma natural, zeolita, entre otros.
En una realización la composición controladora del crecimiento de hongos fitopatógenos comprende las cepas indicadas, donde cada cepa: Bacillus safensis (L1 ), Bacillus pulimus (T3) y/o Bacillus pulimus (B5) están presentes cada una en una concentración de entre 104 a 1010UFC/mL, en especial entre 106 a 109UFC/mL. O alternativamente, cada cepa: Bacillus safensis (L1 ), Bacillus pulimus (T3) y/o Bacillus pulimus (B5) están presentes cada una en una concentración de entre 104 a 1010UFC/mg, en especial entre 106 a 109UFC/mg.
En otra realización, la composición de la invención comprende sólo productos de fermentación de las cepas Bacillus safensis (L1 ), Bacillus pulimus (T3) y/o Bacillus pulimus (B5)
En segundo lugar, la invención apunta a un método para prevenir o controlar la infestación por hongos el que comprende aplicar la composición de la invención sobre los cultivos, suelo cercano, frutales, frutos, semillas, plántulas, almácigos o agua de riego.
En una realización preferida el producto se aplica en el sistema de riego, para el control de Phytophthora cinnamomi-, en una segunda realización el producto se aplica mediante un sistema de aspersión, por ejemplo, empleando (bombas) en los árboles del huerto a proteger, sin requerir otras tecnologías que las ya existentes en campo. Donde el cultivo, semilla plántula o almácigo se escoge de una de las siguientes especies agronómicas: Nogales, paltos, durazneros, ciruelos, damascos, guindos y cerezos. Y el hongo o seudo hongo a controlar se escoge entre Phytophthora cinnamomi, Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa mail, Monilinia fructicola, Fusarium oxysporum, Rizhopus spp., Sclerotinia sclerotiorum, y/o Colletotríchum lindemuthianum. Donde la composición es especialmente efectiva para controlar el seudo hongo Phytophthora cinnamomi.
Los inventores han encontrado, tal como se demuestra en los ejemplos, que las composiciones de la invención tienen una capacidad aumentada de controlar el seudo hongo Phytophthora cinnamomi. Notablemente, se aprecia un efecto sinérgico al combinar las cepas de la invención Bacillus safensis (L1 ), Bacillus pulimus (T3) y/o Bacillus pulimus (B5), o sus productos de fermentación, para el control de esta peste fúngica tan dañina y difícil de controlar. Los inventores han demostrado este efecto tanto en placas como en plantas.
Los producto de fermentación de estas cepas, que corresponde al sobrenadante del cultivo de éstas, mantiene su actividad antifúngica y sinérgica mostrada por el cultivo completo.
La principal ventaja de las composiciones de la invención radica en que los microorganismos Bacillus safensis y Bacilus pumilus son inocuos para seres humanos, animales, plantas e insectos. Una segunda ventaja reside en que el mecanismo de acción está dado por varias moléculas extracelulares, no existe un principio activo único, por ello la posibilidad de generación de resistencia por parte del patógeno es mucho más baja que al utilizar los productos tradicionales que se basan en un solo producto químico.
Adicionalmente, las composiciones de la invención se podrían usar en conjunto con otros productos biológicos, y/o integradas al manejo ya existente en campo. No generan residuos tóxicos, y no requiere inversión adicional en tecnología ya que su aplicación es sencilla con medios habituales en el manejo agronómico.
A continuación, se describe un modo preferente de realización de la invención propuesta, sin que ello limite las variantes técnicas que un experto en la materia pueda incorporar o modificar, y que quedan dentro del alcance del concepto inventivo que reivindicamos en esta invención.
EJEMPLOS
Ejemplo 1. Obtención de las cepas de la invención.
Los inventores estudiaron diferentes bacterias obtenidas de muestras de ambientes en las que está presente la enfermedad, en su capacidad de controlar P. cinnamomi in vitro. Los estudios se realizaron por ensayo de enfrentamiento en placas de cultivo entre las bacterias aisladas y el hongo. Se seleccionaron las 3 bacterias con mayor actividad biocontroladora, L1 , T3 y B5. Al estudiar estas cepas se determinó que L1 es de la especie Bacillus safensis., mientras que T3 y B5 pertenecen a la especie Bacillus Pumilus. Como ya hemos indicado, las 3 cepas fueron depositadas en la Colección chilena de recursos genéticos microbianos.
En la Figura 1 se muestran los ensayos de enfrentamiento entre las cepas de la invención y el hongo P.cinnamomi. para ello se colocó un disco de micelio en crecimiento activo en el centro de una placa de Petri conteniendo agar nutritivo, a 3 cm fueron sembradas bacterias procedentes de un cultivo líquido de 24 hrs.
La figura 1 -A muestra fotografías de los ensayos del hongo contra L1 , T3, B5 y L1 /T3, y L1 B5. Se aprecia que todas las cepas solas o en combinación son capaces de inhibir, en distintos grados, el crecimiento de P. cinnamomi in vitro. La figura 1 -B gráfica estos mismos resultados, e incorpora T3/B5 y L1/T3/B5.
Todas las cepas y sus combinaciones inhiben el crecimiento del hongo en placa, siendo la mayor inhibición la obtenida por la combinación de las 3 cepas de la invención.
Ejemplo 2. Cultivo de las cepas
Las cepas de la invención, L1 , T3 y B5, , se cultivaron independientemente, cada una en matraz separado por 16 horas en medio líquido a 30°C y agitación (150 RPM). Donde el medio líquido utilizado comprende Triptona 10 g/L, NaC1 10 g/L, extracto de levadura 5 g/L.
Ejemplo 3. Biocontrol de los productos de fermentación sobre P. cinnamomi en placa de Petri.
Dado el halo de inhibición que se observa en las placas del ejemplo 1 , se puede deducir que el biocontrol está por dado por la presencia de moléculas producidas por las bacterias y que son secretadas al extracelular.
Para comprobar esto se realizó un ensayo para establecer el crecimiento de P. cinnamomi in vitro en placas de agar nutritivo suplementadas al 50% con sobrenadantes provenientes de los cultivos bacterianos de cada una de las cepas de la invención del ejemplo 2 (1 OmL), como sobrenadantes libres de células. Los resultados se muestran en la Figura 2, donde se compara el crecimiento del hongo con los distintos sobrenadantes en placa de Petri, respecto del control con sólo el medio de cultivo, C(-). El ensayo se evaluó después de 5 días de incubación en oscuridad a 20°C. Se establece que todos los sobrenadantes de las cepas de la invención, por separado inhiben el crecimiento de P. cinnamomi.
Ejemplo 4. Efecto sinérgico de las combinaciones de la invención, productos de fermentación
Se determinó el efecto sinérgico de las combinaciones de la invención, empleando los productos de fermentación o sobrenadantes de los cultivos de la cepa L1 (Bacillus safensis) en combinación con los sobrenadantes de T3 o B5 (ambas Bacillus pumilus).
El sobrenadante de cada cepa se obtuvo de cultivos puros crecidos a 120 RMP por 48 horas a 30°C y posteriormente, centrifugados a 8000 g por 15 min, se conservó cada sobrenadante y fueron suplementados con 10 pg/mL de ciprofloxacino, un compuesto antibacteriano, con el objeto de asegurar que el sobrenadante no contiene bacterias, sino sólo productos de fermentación.
Para los ensayos se utilizaron placas con agar nutritivo compuesto por: 1 ,5 % extracto de malta, 0,75% Extracto de levadura, y 1 ,5 % de agar. Lo que fue suplementado con 50% de sobrenadante libre de células de las cepas de la invención.
En el caso de las combinaciones de sobrenadantes estos se mezclaron en partes ¡guales y la mezcla fue suplementada a las placas.
En el centro de cada placa se colocó un disco de micelio de P. cinnamomi, proveniente de una placa en crecimiento activo. Una vez inoculada las placas se incubaron a 20°C en oscuridad por un período de 7 días.
Los resultados se muestran en la figura 3, donde se aprecia que el sobrenadante de cada cepa por separado es capaz de disminuir la proliferación de micelio, sin embargo, al combinar el sobrenadante de L1 con B5 o T3, o con ambas B5 y T3, se logra potenciar el efecto, por sobre el efecto de cada cepa de manera individual.
Los resultados se graficaron en la Figura 3-B, donde se aprecia que cada sobrenadante por separado logra una inhibición del crecimiento del hongo en alrededor del 80%, mientras que la combinación de los sobrenadantes de las cepas de la invención logra una inhibición del 90% o más del crecimiento del hongo. Para mayor claridad se incorporan además los valores graficados en la figura 3-B, en la tabla 1 .
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Tabla 1 .
Ejemplo 5. Efecto de la formulación de la invención en plantas
Para evaluar el efecto preventivo de la formulación de la invención en plantas, se realizó un estudio sobre plantas jóvenes de nogal, de 6 semanas de edad en vivero. Se mantuvo una planta control (C), y dos plantas de ensayo, las que fueron infectadas por riego con 20 mL de suspensión 1 x103 zoosporas /mL de P. cinnamomi. Para evaluar el efecto protector, una semana antes de la infección una planta fue tratada con 20 mL del producto que contiene la combinación de las bacterias L1 , T3 y B5, en una concentración 105 UFC/mL (A). La otra planta, (B), fue infectada en ausencia del tratamiento de la invención. Todas las plantas se mantuvieron en el mismo vivero con ¡guales condiciones de riego y de luz.
Los resultados se muestran en la figura 4, que muestra dos fotografías de las 3 plantas del análisis, donde la primera, Figura 4-A fue tomada 2 semanas después de la infección por el hongo y la figura 4-B fue tomada 3 semanas después de la infección. Se aprecia que la planta pre tratada con la formulación de la invención, tiene un aspecto muy similar a la planta control, mientras que la planta infectada, sin el tratamiento de la invención, muere a las 3 semanas.
Estos resultados permiten establecer sin lugar a dudas el efecto protector de la invención frente a este fitopatógeno.

Claims

PLIEGO DE REIVINDICACIONES
1 Una composición controladora del crecimiento de hongos fitopatógenos CARACTERIZADA porque comprende una cepa aislada de Bacillus safensis RGM 3423 en combinación con Bacillus pulimus RGM 3405 y/o Bacillus pulimus RGM 3387; o sus productos de fermentación, en un vehículo apropiado para la agricultura.
2.- Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADA porque la composición está en forma de un líquido, un polvo, un polvo humectable seco, un gránulo esparcible, o un gránulo humectable seco.
3.- Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADA porque las cepas de Bacillus safensis RGM 3423, y de Bacillus pulimus RGM 3405 y/o Bacillus pulimus RGM 3387 están presentes en una concentración de entre 104 a 1010 UFC/mL, o 105 a 1010UFC/mg.
4.- Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADA porque comprende sólo productos de fermentación de las cepas Bacillus safensis RGM 3423 en combinación con Bacillus pulimus RGM 3405 y/o Bacillus pulimus RGM 3387.
5. -Método para prevenir o controlar la infestación por fitopatógenos CARACTERIZADO porque comprende aplicar la composición de la reivindicación 1 sobre los cultivos, suelo cercano, frutales, frutos, semillas, plántulas, almácigos o agua de riego.
6.- Método de acuerdo con la reivindicación 5 CARACTERIZADO porque el cultivo, semilla plántula o almácigo se escoge de una de las siguientes especies agronómicas: nogal, palto, durazneros, ciruelos, damascos, guindos y cerezos.
7.- Método de acuerdo con la reivindicación 6 CARACTERIZADO porque se aplica en el agua de riego para prevenir la infestación de las raíces de los árboles por hongos o seudo- hongos presentes en el suelo.
8.- Método de acuerdo con la reivindicación 7 CARACTERIZADO porque el hongo o seudo hongo a controlar se escoge entre Aspergillus spp., Rhizoctonia solani, Botrytis cinérea, Valsa malí, Moni Un ¡a fru eticóla, Fusarium oxysporum, fíizhopus spp., Sclerotinia selerotiorum, Phytophthora cinnamomi y Colletotrichum lindemuthianum,
9.- Método de acuerdo con la reivindicación 8 CARACTERIZADO porque el fitopatógeno a controlar es Phytophthora cinnamomi.
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