Evaluación del efecto de lipopéptidos antifúngicos producidos por Bacillus Subtilis Ctpx S2-1, en la inducción de expresión de genes de crecimiento y resistencia de Lupinus Mutabilis

Abstract

El chocho andino Lupinus mutabilis Sweet es una leguminosa que por su valor nutricional y tradicional es ampliamente utilizado en la industria alimenticia de la región andina con una proyección creciente a nivel internacional. Sin embargo, a pesar de la alta demanda que posee el cultivo de chocho, su rendimiento es afectado por enfermedades, especialmente fungosas. Dentro de los patógenos fungosos que afectan al chocho la antracnosis causada por el hongo Colletotrichum acutatum puede reducir de manera significativa la producción causando pérdidas superiores a 90 Kg ha.1. Generalmente, estas enfermedades son tratadas con productos químicos en variadas concentraciones, sin embargo, el uso de alternativas amigables con el medio ambiente como el control biológico mediado por microorganismos puede resultar eficiente para el control de la enfermedad. El control biológico de enfermedades agrícolas mediante el uso de bacterias del género Bacillus spp. ha demostrado tener potencial para el control de hongos patógenos de cultivos y en poscosecha. Investigaciones específicas para el control de la antracnosis del chocho andino han demostrado que diferentes aislados de Bacillus subtilis controla efectivamente infecciones causadas por C. acutatum en campo y en semilla durante la poscosecha. Datos preliminares del aislado de Bacillus subtilis Ctpx S2.1 evidencian su elevada capacidad de producción de lipopéptidos antifúngicos de las familias de surfactina, iturina y fengicina especialmente a las 72 horas de incubación otorgando eficacia para contrarrestar el crecimiento de C. acutatum. Otras investigaciones han demostrado que bacterias como B. subtilis funcionan como promotores de crecimiento y de defensa de las plantas, involucrándose genes de transporte de auxinas y relacionados con la patogénesis. En la actualidad, no se ha esclarecido la respuesta molecular generada específicamente por L. mutabilis mediada por la interacción de B. subtilis y sus lipopéptidos. En este contexto el objetivo de este trabajo fue evaluar los cambios inducidos por Bacillus subtilis sobre la expresión de genes de crecimiento y resistencia de Lupinus mutabilis. En base al análisis preliminar por HPTLC y PCR se determinó la presencia de las familias de surfactina, iturina y especialmente fengicina en el aislado Ctpx S2.1 confirmando la capacidad de producción de lipopéptidos. La expresión de los genes de crecimiento AUX1, PIN1, PIN3 y resistencia PR.1 fue evaluada por cuantificación génica relativa mediante RT.PCR. La evaluación de cambios en la expresión génica fue estimada mediante tratamientos con una duración de 2.5 horas de suspensión de bacteria de B. subtilis Ctpx S2.1 con concentración de 2x106 UFC Ml.1, extractos de lipopéptidos, y control con PBS. La expresión de genes de crecimiento y defensa resultó positiva especialmente en el tratamiento con la suspensión bacteriana en comparación con el control. De igual manera, se realizó ensayos de efectividad para verificar las respuestas fisiológicas generadas por la planta en presencia de los tratamientos experimentales, donde a excepción de la longitud del tallo los tratamientos no mostraron diferencia significativa en el índice de clorofila, porcentaje de humedad y longitud de la raíz. Los resultados obtenidos sustentan que el potencial de B. subtilis Ctpx S2.1 para desencadenar respuestas secundarias favorables de crecimiento y resistencia en L. mutabilis a través de la expresión del gen PR.1 está relacionado con la producción de lipopéptidos.