Combinación de diferentes estrategias de aplicación de hongos entomopatógenos para el control de Spodoptera littoralis (Boisduval) (Lepidoptera: Noctuidae) y Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera:Aleyrodidae)

Los ascomicetos mitospóricos entomopatógenos, que actúan por vía tegumentaria, han sido utilizados para el control microbiano de plagas mediante distintas estrategias que permiten el contacto de sus conidios con los insectos diana. Sin embargo, se conocen nuevos aspectos sobre su función ecológica tales como su capacidad secretora de compuestos con actividad insecticida, así como su sorprendente comportamiento como endófitos, que complementan su empleo clásico y que pueden pantag ermitir el desarrollo de nuevas estrategias de control de plagas. El empleo conjunto de estos hongos y sus extractos para el control de un insecto polífago de importancia mundial Spodoptera littoralis (Boisduval) (Lepidoptera: Noctuidae) es abordado en el capítulo II, donde se pone de manifiesto la existencia de variación intra- e interespecífica en la virulencia y estrategias patogénicas de las cepas de Beauveria bassiana y Metarhizium brunneum evaluadas frente a larvas del noctuido. La aplicación conjunta de cepas con distintas estrategias patogénicas junto con sus extractos a larvas del lepidóptero tuvo efecto aditivo, y alguno antagónico, de lo que depende su empleo conjunto. Los capítulos III y IV revelan la existencia de colonización endofítica transitoria tras la aplicación foliar de suspensiones de conidios de cepas de las especies mencionadas en alfalfa, tomate y melón, así como el impacto de esta colonización sobre dos fitófagos con diferentes hábitos de alimentación, uno masticador S. littoralis y otro picador-suctor Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera: Aleyrodidae). El capítulo III muestra la contribución aditiva de la mortalidad causada por la alimentación de larvas de S. littoralis a expensas de material vegetal colonizado endofíticamente por cepas de B. bassiana y M. anisopliae con la debida al tratamiento tópico de las mismas con las suspensiones fúngicas. El origen de la mortalidad iniciada a través de la vía digestiva en larvas de este lepidóptero permanece incierto para las cepas de B. bassiana, pero podría estar asociado a la presencia en la planta de metabolitos fúngicos en las cepas de M. brunneum como denota la presencia de destruxina (dtx) A en el 11,0% de los cadáveres. El capítulo IV revela que cepas de ambas especies fúngicas pueden iniciar ciclos de infección en insectos picadores-suctores cuando se alimentan a expensas de sustrato vegetal colonizado endofíticamente, si bien, ambas especies presentan estrategias diferentes. Así, B. bassiana muestra una gran capacidad para colonizar el melón, incluso con efecto traslaminar, que causa la infección de ninfas de B. tabaci por contacto con el tegumento. Sin embargo, la mortalidad de las mismas causada por M. brunneum, de crecimiento mucho más localizado en la hoja, está relacionada una vez mas con la presencia de dtx A en el 43,0% de los cadáveres. Estos resultados deben ser considerados para la evaluación del impacto real de los tratamientos con hongos entomopatógenos, y abren nuevas vías en el control de plagas.

Degradación bacteriana de cianuro y compuestos nitrogenados tóxicos

La ruta de asimilación de cianuro en P. pseudoalcaligenes CECT5344 transcurre a través de un nitrilo formado por la reacción química del cianuro con el oxalacetato, siendo este último acumulado como consecuencia de la acción conjunta de una malato:quinona oxidoreductasa (MQO) y la oxidasa terminal resistente a cianuro (CioAB) (Luque-Almagro et al., 2011b). Los nitrilos pueden ser convertidos en amonio por la acción de una nitrilasa o un sistema nitrilo hidratasa/amidasa. Con el objetivo de elucidar la ruta de asimilación de cianuro en P. pseudoalcalígenes CECT5344, se ha analizado el proteoma de este microorganismo en condiciones cianotróficas frente a nitrato como fuente de nitrógeno como control. En este estudio se identificaron proteínas relacionadas con la ruta de asimilación de cianuro en la estirpe CECT5344, que aparecían inducidas por cianuro, como NitB y NitG, cuyos genes se encuentran localizados en la agrupación génica nit1C. Además de NitB y NitG, de función desconocida, la agrupación génica nit1C codifica un regulador transcripcional del tipo Fis dependiente de σ54 (NitA), una nitrilasa (NitC), una proteína que pertenece a la superfamilia S-adenosilmetionina (NitD), un miembro de la superfamilia N-aciltransferasa (NitE), un polipéptido de la familia AIRS/GARS (NitF) y una oxidorreductasa dependiente de NADH (NitH). Un análisis transcripcional mediante RT-PCR determinó que los genes nitBCDEFGH se cotranscriben, mientras que el gen regulador nitA se transcribe de forma divergente. Además, resultados obtenidos por RT-PCR confirman que la expresión de los genes nitBCDEFGH está inducida por cianuro y reprimida por amonio. La relación entre el cianuro y el grupo de genes nit1C queda patente por el fenotipo de los mutantes deficientes nitA, nitB y nitC, incapaces de usar complejos cianuro-metálicos o 2-hidroxinitrilos como única fuente de nitrógeno. Todos estos datos indican que la nitrilasa NitC, junto con la proteína NitB, utilizan de forma específica determinados nitrilos alifáticos como sustrato, entre los que se encuentran el formado durante la asimilación de cianuro (Estepa et al., 2012). Además, entre las proteínas inducidas por cianuro se identificaron una dihidropicolinato sintasa (DapA), una fosfoserina transaminasa (SerC) y una proteína de función desconocida (Orf1), las tres codificadas por genes del operón cio, una cianasa (CynS), la proteína S6 de la subunidad ribosomal 30S (RpsF), una superóxido dismutasa (SodB), la ferritina (Dps), una oxidorreductasa (Fpr) y un factor de elongación P (EF-P). Una vez identificadas, estas proteínas se han analizado funcionalmente y se han localizado en el genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 los genes correspondientes, así como los genes adyacentes. La inducción de estas proteínas en condiciones cianotróficas sugiere que el metabolismo del cianuro incluye, además de la resistencia y asimilación de este tóxico, otros procesos biológicos relacionados con el metabolismo del cianato y de algunos aminoácidos, el estrés oxidativo y la homeostasis de hierro, entre otros. Por otra parte, el conocimiento en profundidad y la interpretación de la secuencia génica de P. pseudoalcaligenes CECT5344, así como el análisis comparativo frente a organismos no cianotrofos ha permitido entender algunos de los mecanismos implicados en la resistencia y asimilación de cianuro, lo que permitiría conducir a la posterior mejora del proceso de biodegradación de cianuro. Además, el estudio del genoma de la estirpe CECT5344 permitirá explorar la capacidad de este organismo para ser utilizado en procesos de biorremediación de residuos cianurados en los que se encuentran metales y otros tóxicos (Luque-Almagro et al., 2013; Wibberg et al., 2014). En este trabajo se muestran y discuten los resultados de la secuenciación del genoma de P. pseudoalcaligenes, así como el estudio del análisis filogenético y evolutivo de la cepa, estableciéndose de esta manera relaciones con otras especies en base a los genomas secuenciados de las mismas, entre las que destaca P. mendocina ymp relacionada con P. pseudoalcaligenes CECT5344. El estudio de las características del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 ha sido completado con un análisis comparativo frente a los genomas de otras especies de Pseudomonas, encontrándose así semejanzas y diferencias en cuanto a la distribución génica funcional. Por último, se muestra un análisis del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 en relación con los genes implicados probablemente en los procesos de asimilación de cianuro y residuos cianurados, tales como los codificantes de nitrilasas y aquellos implicados en la resistencia a cianuro como los constituyentes del operón cio que codifican la oxidasa terminal insensible a cianuro. Finalmente, se discute la presencia de genes implicados posiblemente en otros procesos con una alto potencial biotecnológico, tales como la producción de bioplásticos y la biodegradación de diversos contaminantes.