Producción de factores de virulencia por fitopatógenos bacterianos de soja. Utilización de productos naturales como biocontrol. Production of virulence factors by soybean bacterial phytopathogens. The use of natural products as biocontrolers.

En Argentina el cultivo de soja ocupa el primer lugar en superficie sembrada. El 90% de la producción se obtiene en la zona central del pais. La siembra directa favorece la multiplicación y supervivencia de fitopatógenos causantes de tizón y pústula bacterianos. El tizón es producido por Pseudomonas syringae pv. glycinea observándose manchas marrones en las hojas. Produce gran variedad de toxinas: coronatina, faseolotoxina, siringomicina, tabtoxina, proteínas “nucleation ice”, entre otras, las cuales contribuyen a la clorosis y necrosis. En la infección, además, están involucrados exopolisacáridos (levano y alginato). La celulosa ha sido relacionada en la adhesión bacteriana y en la formación de biofilm. La pústula es causada por Xanthomonas axonopodis pv. glycines. Produce manchas pequeñas con una pequeña pústula de color claro. Libera enzimas como α-amilasa, proteasa, endo β-mannanasa, actividad peptolítica, que degradan componentes vegetales. Xantan, producido por X. axonopodis es uno de los componentes necesarios para la formación de biofilm. Este último es considerado un importante factor de virulencia porque proporciona una estrategia de colonización que otorga mayor resistencia a ambientes desfavorables, tolerancia a antimicrobianos, producción de metabolitos y exoenzimas, etc. Actualmente el control de bacterias fitopatógenas se realiza mediante pesticidas con alta toxicidad para los consumidores y el ambiente. Para evitar las bacteriosis en la práctica se sugiere la rotación de cultivos y utilizar semillas certificadas. Se están probando compuestos naturales derivados de plantas medicinales como pesticidas; estos se pueden dividir en varias categorías fitoquímicas. Varios estudios confirman la actividad antibacteriana, antifúngica y antiviral de estos productos. Extractos vegetales con alto contenido de flavonoides y aceite esenciales poseen una importante actividad antibacteriana. Además, algunos aceites esenciales podrían estar incidiendo en la liberación y/o producción de biofilm, exopolisacáridos y exoproteínas. La gran incidencia de las infecciones por fitopatógenos y las pérdidas económicas que estas acarrean hacen que su control presente grandes dificultades para la agricultura sustentable en soja de nuestro país. En este trabajo se propone estudiar los diferentes factores de virulencia de cepas bacterianas fitopatógenas y evaluar el rol que cumplen en el proceso de la enfermedad en cultivos de soja y desarrollar estrategias para el control de bacteriosis vegetales aplicando productos naturales aislados de plantas aromáticas. La correcta utilización de productos antimicrobianos de origen natural aplicados sobre el cultivo y/o sobre las semillas evitaría la dispersión de la enfermedad y la eliminación al medio ambiente de productos contaminantes no deseados. In Argentina, soybean cultivation occupies the first place; 90% of this cereal is produced in the central region of the country. Intensive tillage practices favour multiplication and survival of bacterial phytopathogens causing blight and pustule diseases. Pseudomonas syringae pv. glycinea produce several toxins like coronatine, faseolotoxine, siringomicine, tabtoxine and proteins of nucleation ice that contribute to the develop of chlorosis and necrosis, characteristic of bacterial blight. It also produces levan and alginate, cellulose and biofilm. Pustule disease is caused by Xanthomonas axonopodis pv glycines, which produce enzymes like α-amilase, protease, endo β-mannanase, peptolitic activity, xanthan and biofilm. Nowadays the control of phytopathogenic bacteria consists in the application of pesticides that are toxic for the environment and man. Natural products from medicinal plants are a new alternative for the treatment of phytopathogens. Researches made with phytochemical compounds (flavonoids, phenols, quinones, cummarines, essential oils, terpenes) support the antimicrobial activity of these natural products. What is more, these substances could suppress the biofilm, exoproteins and exopolisaccharides formation and release of them. The infections caused by phytopathogens provoke economical loses and its control presents big difficulties in our country. The proposal of this work is the characterization of phytopatoghenic strains, its virulence factors and the role they play in the disease process. The development of a new alternative for the control of vegetable bacteriosis using natural products obtained from aromatic plants and the correct application of them on sown fields or on seeds is also an objective in this work.

Plantas nativas como fuente de biopesticidas: explorando distintas interacciones planta-organismo blanco dirigidas al control de plagas, malezas y microorganismos.

Continuando con nuestra búsqueda de biopesticidas de potencia relevante en plantas nativas, en este proyecto nos concentraremos en encontrar sustancias que controlen eficientemente hormigas cortadoras, moscas, cucarachas, mosquitos y malezas. En la primera parte del presente proyecto se determinará mediante aislamiento bioguiado, los principios activos de las plantas que en un trabajo anterior, mostraron mayor inhibición del forrajeo de la hormiga Acromyrmex lundi, Aristolochia argentina y Lantana grisebachii, como también de aquellas que inhibieron al hongo simbionte aislado del nido, A. argentina y Flourensia oolepis. Posteriromente se evaluará la efectividad de estos extractos y principios activos a campo contra A. lundi determinando dosis efectivas para inhibir el forrajeo y/o el desarrollo del hongo simbionte. Luego se extenderá los resultados a otras especies de hormigas cortadoras como A. crassispinus y A. striatus. En segundo lugar proponemos el desarrollo de una metodología para aumentar la efectividad de aceites esenciales (AE) y terpenos (T) contra distintas plagas domésticas aprovechando la interacción de componentes de aceites esenciales en la intoxicación del insecto. Hemos demostrado que Musca domestica al ser fumigada con T puros, por separado, oxida a la mayoría de ellos mediante citocromo P450. Sin embargo cuando es fumigada con AE (mezcla de T) detoxifica al T mayoritario preferentemente, mientras que los T minoritarios están en condiciones de intoxicar al insecto ya que no serían blanco del P450. En este proyecto determinaremos la DL50 de 10 T en moscas tratadas y sin tratar con un inhibidor de P450 (butóxido de piperonilo). Con estos datos podremos elegir mezclas de terpenos tales que uno de ellos sea blanco de P450 y otro/s intoxiquen al insecto. Nos proponemos verificar este mecanismo en M. domestica y luego extenderlo a otros insectos domésticos (cucarachas, mosquitos). Este estudio facilitará el desarrollo de bioinsecticidas mas eficientes para cada insecto disminuyendo sus costos y favoreciendo su aplicación futura. En la tercera parte de este proyecto proponemos aislar los principios activos fitotóxicos de Cortadeira rudiuscula y Ophryosporus charua, cuyos extractos inhibieron selectivamente la germinación de mono- y dicotiledóneas, respectivamente. También se determinará el tiempo de vida media en suelo, y la dosis efectiva a campo con el fin de evaluar a dichas especies como futuros herbicidas naturales selectivos.

Búsqueda de nuevos extractos y sus principios activos obtenidos a partir de plantas nativas del centro de Argentina con actividad medicinal.

El uso de plantas para tratar diferentes patologías es tan ancestral como la humanidad misma y es un fuerte argumento para el sostenimiento y avance de la fitomedicina. Actualmente, se estima que un 25% del total de las drogas utilizadas en la clínica corresponden a principios activos aislados de plantas superiores y a drogas semi-sintéticas obtenidas a partir de estos precursores naturales. Sin embargo, a pesar de contar con un importante número de estas entidades farmacológicas al cual se le suman las moléculas sintéticas, aún no se dispone de medicamentos que satisfagan las actuales demandas de la terapéutica relacionadas a lograr simultáneamente efectividad, selectividad y mínimo impacto en el desarrollo de resistencia. Esta ausencia se torna crítica en lo que respecta al tratamiento de ciertas enfermedades. El hecho de que menos del 20% de las plantas existentes hayan sido investigadas con profundidad y que la cantidad real de metabolitos presentes en estas exceda las 100.000 estructuras, incentiva la búsqueda de sustancias con las características terapéuticas arriba mencionadas a partir de los vegetales, en especial, de aquellas derivadas de especies de nuestra región. En este contexto, el objetivo general del proyecto es encontrar fármacos a partir de metabolitos obtenidos en nuestro laboratorio de plantas pertenecientes a la flora nativa y naturalizada de la región central de Argentina. En particular, los trabajos apuntarán a determinar la capacidad de extractos y de los compuestos aislados a partir de ellos para inhibir enzimas asociadas a patologías como acetilcolinesterasa y tirosinasa, bacterias patógenas y bombas de resistencia a multidrogas (MDR), así como regular procesos intracelulares involucrados en proliferación y muerte celular como por ejemplo la vía de las MAPKs (mitogen-activated protein kinases). Es importante subrayar, que las sustancias encontradas podrán surgir en el futuro como drogas alternativas per se o como líderes para la síntesis o semi-síntesis de análogos a los fines de ser utilizadas en los tratamientos clínicos o veterinarios. Estos tópicos son de alta prioridad en el campo de la investigación, lo cual se desprende no sólo por el importante número de publicaciones relacionadas, sino también por la urgente necesidad de nuevos fármacos.

Calidad química y sensorial de alimentos: desarrollo de metodologías analíticas basadas en la utilización de HS-SPME/GC y aceptabilidad sensorial para la caracterización de plantas aromáticas y productos alimenticios.

El concepto de calidad ha evolucionado en los últimos años adquiriendo un extraordinario protagonismo. Un alimento puede ser descripto mediante una serie de parámetros o variables que se transforman en atributos de calidad por la percepción y preferencias de un usuario. Los valores que deben alcanzar los atributos para que la adecuación sea positiva, son las especificaciones de calidad. Entre los atributos de calidad de un alimento se encuentra la organoléptica o sensorial, que puede ser definida, medida y ponderada, estableciéndose niveles de confianza para el cumplimiento de las especificaciones de calidad acordadas. Los componentes químicos volátiles del alimento, estimulan las terminales sensitivas de boca y nariz, afectando a los atributos olor, aroma, fragancia, gusto y flavor. Por lo tanto, identificar dichos componentes y determinar su proporción en el producto es de vital importancia para establecer correlaciones con las respuestas sensoriales. En el presente proyecto se desarrollarán metodologías analíticas basadas en Microextracción en Fase Sólida del Espacio de Cabeza seguida de Cromatografía Gaseosa (HS-SPME/GC) y en aceptabilidad sensorial para su aplicación en la caracterización de plantas aromáticas y productos alimenticios, con la finalidad de identificar los compuestos volátiles responsables de la aceptación o rechazo de los productos investigados, de evaluar el efecto del almacenamiento sobre las características de los mismos, y establecer similitudes y diferencias entre los perfiles químicos de diferentes productos del mismo tipo. Además, se realizarán protocolos de control de calidad para las muestras estudiadas.

Mejoramiento de germoplasma nativo y su introducción al paisaje.

La escasa disponibilidad y diversidad de variedades ornamentales adaptadas a las condiciones ambientales locales genera grandes problemas de sustentabilidad a nivel productivo. Estos problemas de sustentabilidad se expresan en la dependencia de la compra de variedades extranjeras con el pago de regalías, aún en los casos que deriven de germoplasma argentino, y en el cultivo de variedades poco adaptadas a las condiciones ambientales locales. Se agregan, los cambios de los ambientes humanos asociados a la vida en espacios más reducidos, grandes conglomerados urbanos, situaciones paisajísticas donde los recursos son escasos, lo que impulsa a programas de mejoramiento genético que utilicen nuevas fuentes de variabilidad, en especial, la que proviene de plantas nativas adaptadas tras miles de años de evolución. Las poblaciones naturales presentan una considerable variabilidad en distintos caracteres, lo que les permite a las especies nativas, sobrevivir en ambientes con distintas condiciones edáficas, climáticas o bióticas. Esta variabilidad es fundamental para seleccionar individuos con caracteres de alto valor ornamental. Con este proyecto, se propone asumir el desarrollo de nuevos cultivos y la creación de variedades locales con alto valor ornamental. Esto incluye la combinación de múltiples aspectos tales como el mejoramiento genético, la tecnología de producción y las estrategias de difusión y comercialización. El proceso sustantivo que encara el proyecto, que son los programas de mejoramiento genético en diferentes especies, implica la aplicación de técnicas y procedimientos propios del mejoramiento como así también aspectos vinculados a la prospección y colecta de germoplasma, caracterización de la aptitud ornamental, propagación, manejo del cultivo, estudios de comercialización y mercado, difusión y transferencia de paquetes tecnológicos al sector productivo. La sincronización adecuada entre estos factores es requisito indispensable para lograr que una variedad ingrese al mercado o que un producto pueda ser adoptado. Estos desarrollos permitirán mejorar la competitividad y sustentabilidad del sector considerando que se diversifica la oferta de variedades novedosas, nativas y mejor adaptadas.

Caracterización de las interacciones allium cepa - microorganismos beneficiosos y generación de estrategias de bajo impacto ambiental para el manejo sustentable de enfermedades de cebolla causadas por hongos de suelo.

La cebolla es una de las hortalizas más importantes a nivel mundial y uno de los principales rubros dentro de las exportaciones de hortalizas frescas de Argentina. Las pérdidas causadas por enfermedades por hongos de suelo constituyen una limitación en la productividad de este cultivo. El rol de las bacterias promotoras de crecimiento vegetal (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) en protección biológica contra patógenos ha sido ampliamente descripto en diferentes sistemas vegetales. En la última década, un particular interés ha sido enfocado a la comprensión y el estudio de los mecanismos de defensa de las plantas. Sin embargo, los procesos de bioprotección durante la interacción entre estos microorganismos benéficos y diversos patógenos aún son escasamente abordados a niveles moleculares y fisiológicos. Las vías de señalización en las plantas han sido propuestas como actores importantes en los mecanismos de control biológico de enfermedades. Numerosos estudios han demostrado la complejidad de los cambios transcripcionales que ocurren en una planta durante la colonización de raíces por PGPR, remarcando que un mejor conocimiento de los eventos moleculares desencadenados resultaría en una profunda comprensión del potencial bioprotector de estos microorganismos beneficiosos presentes en el suelo. Por otro lado, la creciente necesidad de disminuir el impacto ambiental que implica el uso masivo de productos químicos para el control de plagas en general (patógenos, artrópodos y malezas) en cultivos ha direccionado los esfuerzos hacia el desarrollo de estrategias capaces de minimizar el efecto nocivo que los compuestos químicos pueden tener sobre el ecosistema, contribuyendo de esta manera a la sustentabilidad de la agricultura. Es por lo expuesto que este proyecto nos planteamos el objetivo de general conocimientos útiles para desarrollar herramientas que permitan ejecutar estrategias de manejo de hongos de suelo patógenos para cultivos de cebolla, utilizando el biocontrol como medio de bajo impacto ambiental.

Enfermedades de origen viral u ocasionadas por mollicutes en los nuevos escenarios del cultivo en la provincia de Córdoba.

Argentina es el tercer exportador mundial de maíz luego de Estados Unidos y Brasil. La estimación de la campaña 2009/10 indica que la producción mundial de maíz alcanzaría los 832,37 millones de toneladas, cerca de 23 millones de toneladas más que lo cosechado durante la campaña anterior y 21 millones de toneladas mas que lo cosechado en la campaña récord de 2007/08 (USDA, 2010). La cosecha de maíz 2009/10 en Argentina sería récord, llegando a los 22,5 millones de toneladas lo que significaría un incremento de 53% respecto de la campaña anterior, igualando el récord de la campaña 2006/07. El aumento de la potencialidad de rendimiento se concibe desde un cultivo sin incidencia de enfermedades. La predicción de la ocurrencia y del riesgo de daño asociado a las enfermedades de los cultivos a gran escala, la determinación del riesgo de distribución de pestes exóticas o emergentes en la agricultura sustentable, la evaluación de riesgo/beneficio del control biológico y la evaluación de enfermedades asociadas con el calentamiento global o el cambio de prácticas culturales son tópicos importantes en la ciencia agropecuaria moderna. Las enfermedades del maíz, en especial las producidas por virus y mollicutes se han incrementado en los últimos años debido, entre otras causas, al cultivo continuo desde el norte del país y países vecinos desde donde migran los vectores, a los cultivares de alto rendimiento que en muchos casos son susceptibles a estos patógenos y en gran medida a los cambios climáticos globales que generan que virosis de zonas tropicales y subtropicales se extiendan a zonas templadas. El principal enfoque para el control es el conocimiento del ciclo epidemiológico de la enfermedad ubicado para cada ambiente. En este marco es que desde el Departamento de Graduados de la Fac. de Cs. Agropecuarias, junto con la Secretaría de Extensión surgió la necesidad de la transferencia de los resultados de la investigación. Los conocimientos adquiridos en investigación hasta el presente, en toda la extensión de la Provincia de Córdoba, servirán a profesionales asesores, empresas semilleras y de insumos agropecuarios, productores y estudiantes próximos a graduarse a conocer estas enfermedades, sus vectores, las condiciones predisponentes y tener acceso a información actualizada para lograr su manejo con medidas preventivas desde el momento de la compra de los insumos agropecuarios, el sistema de labranza y de las fechas de siembra. Entrenar al productor para que adquiera esta habilidad le permitirá escapar a pérdidas de hasta 60% del lote, como son las producidas en la Provincia por algunas virosis como el Mal de Río Cuarto (March et al., 1993, Gaceta agronómica 76: 384), o pérdidas no perceptibles pero reales, de 14% en plantas con esta enfermedad respecto a plantas sanas (Ornaghi et a., 1995, IX J. Fitosanitarias Argentinas: 84). Otras virosis, como el mosaico común, no producen grandes epidemias sino son incidiosas, están presentes todos los años con pérdidas de producción a niveles tan significativos como 5,5 qq/ha e incidencias de hasta 44% en la Provincia (Lenardón y Giolitti, 1999, Proyecto de Investig. en Fitovirología INTA-JICA) y requiere certificación sanitaria para la exportación del grano pues se transmite por semilla. Por su parte, mollicutes emergentes como el Corn stunt spiroplasma, se han detectado en Córdoba con incidencias de 61% en lotes de Justiniano Posse y de 80% en Sarmiento, habiéndose detectado en la campaña 2009/10 en 4 localidades de la Provincia. Virosis re-emergentes como el MCMV, que produce necrosis letal del maíz en sinergismo con otras virosis, han hecho su reaparición con niveles de hasta 18% de infección. Reconocer sus síntomas y conocer las formas de dispersión y transmisión permitirá al profesional y al productor la evaluación del problema y tomar medidas de prevención y manejo de estas enfermedades para lograr los rendimientos esperados.